Pour être clair ici, ma question découle de létude de linduction et de la polarisation électromagnétiques et de leffet photoélectrique. De là, jai acquis la connaissance que la création dun photon implique:
- Induction électromagnétique – Le fait quun champ magnétique spatial variant dans le temps qui crée un champ électrique en boucle fermée [Super déroutant pour savoir pourquoi lunivers fait cela]
- Polarisation – Dans les livres, ils montrent que la lumière est des vecteurs de champ électrique oscillant et des vecteurs de champ magnétique
- Effet photoélectrique – La création de la lumière a quelque chose à voir avec le retour dun électron à un état dénergie inférieur, ne disant pas que cest la seule façon .
Alors, comment la lumière est-elle produite? Je cherche une explication approfondie.
Un peu de contexte
La question sest posée lorsque je parlais à mon ami dune de mes hypothèses où je disais que si Jai libéré un photon dune torche, par exemple. Je pourrais, avec une marge derreur connue, dire à quel instant le photon était créé mais selon ce que jai entendu plusieurs fois, le temps sarrête à la vitesse de la lumière. Ainsi, aucun photon en « c » naurait pratiquement jamais été expérimenté. Donc, du point de vue du photon, sa naissance ne peut pas être définie. Nous semblons atteindre un paradoxe ici, si jobserve un moment où le photon a été créé mais le photon a pas de notion de temps , il na aucune notion de début ou de fin. Ensuite, jai essayé délargir le concept de lhypothèse pour dire que peut-être dans un sens similaire, lunivers ne tient pas un concept de début ou de fin. Au fur et à mesure que nous expérimentons sa perspective, nous ne pouvons pas déterminer son heure de naissance en utilisant nos mathématiques qui ont été cultivées dans tout cet univers, et nous savons également que les mathématiques se décomposent lorsque nous essayons de résoudre des équations pour le temps t = 0 de Big Claquer. REMARQUE: Cette conférence était juste pour mamuser, jaime juste la physique et jaime parler de lunivers, cependant, je comprends que je pourrais avoir juste ennuyé quelquun en ignorant une douzaine de lois et de théorèmes que je « ne suis pas encore découvert. » Sexcuse!
Je mattends à une explication quelque peu stupide, maintenant don «Je ne me laisse pas trop emporter par ça. Je suis un lycéen mais jaime un peu le jumbo technique mais je demande juste de garder à lesprit que je suis au lycée. Exemple:
Supposons que nous ayons une équation: x 3 + x 2 -x + 44 = 0 Au lieu de dire le degré déquation vaut 3 peut-être dire que la puissance la plus élevée dans léquation est 3 .
Réponse
Vous parcourez le texte des questions, je vais donc simplement aborder le titre, ce qui pourrait attirer une recherche Google.
Comment la lumière est-elle produite?
Le cadre sous-jacent de la nature à partir duquel toutes les théories classiques émergent est la mécanique quantique, basée sur la relativité restreinte et pour de grandes distances la relativité générale, bien que la gravité ne lait pas encore définitivement quantifiée (il n’existe que des théories efficaces).
La lumière est un concept de physique classique, elle est magnifiquement décrite mathématiquement par les équations de Maxwell, et elle résulte de changements dans les champs électriques ou magnétiques.
Les photons sont des particules élémentaires dans le modèle standard de particules , et la lumière classique émerge dune confluence dinnombrables photons. Ce rayonnement électromagnétique (lumière) émerge dune superposition de photons peut être montré mathématiquement , pour ceux qui sintéressent à lélectrodynamique quantique.
Pour comprendre comment la lumière est produite, il faut comprendre les processus de mécanique quantique sous-jacents, qui sont nombreux.
On est dans des transitions entre des niveaux dénergie excités détats atomiques ou moléculaires liés à un niveau dénergie inférieur, lorsquil y a une émission dun photon. Lénergie dexcitation pour commencer peut être constituée dautres photons uniques, ou vers lénergie fournie par le température dun fil, par exemple, où la queue du bo noir le rayonnement dy peut avoir des fréquences visibles. Il sagit de la lumière provenant de lampes à incandescence, où la température du fil est augmentée par la tension appliquée jusquau point dincandescence.
Un spectre continu de photons est fourni par le plasma du soleil, où une grande partie du le rayonnement du corps noir , en raison de le mouvement des électrons et des ions génère des photons dans le domaine visible. Il sagit notamment de la diffusion compton, cest-à-dire la diffusion dun photon sur une particule chargée et entrant dans la partie visible du spectre.
Un feu a une combinaison de photons de changement de niveau dénergie avec le plasma induisant des photons, etc.
La façon dont ces photons ont construit un par un la lumière que nous voyons avec nos yeux nest pas une somme, comme une somme de briques forme un mur. Il sagit dune superposition des fonctions dondes de la mécanique quantique des photons
qui construit le champ électromagnétique classique avec son champ électrique et magnétique propriétés du champ. Le carré complexe conjugué des fonctions donde photon superposées donne la probabilité quun photon interagisse en (x, y, z, t) y compris dans la rétine de votre œil pour donner limpression de « lumière ».
À adresser un malentendu, vous dites:
Nous semblons atteindre un paradoxe ici, si jobserve un moment où le photon a été créé mais le photon na pas notion de temps, il na pas de notion de début ou de fin
Le photon na pas de cerveau qui puisse contenir des notions. Il est toujours mathématiquement possible de définir des transformations de coordonnées, mais il faut garder la cohérence, ne pas mélanger les systèmes de coordonnées, comme vous le faites en introduisant vos observations dans votre système de coordonnées (au repos) en observant un photon qui a un début et une fin, avec un cadre allant avec la vitesse des photons c, où en raison de la forme des transformations de Lorenz, il ny a pas de sens dans la distance ou les intervalles de temps à cause des infinis introduits par la transformation vers un tel système de coordonnées. Je vais copier cette réponse:
Lorsque nous « voyageons à la vitesse de la lumière , ou à une vitesse très très très élevée près de la lumière, il ny a plus RIEN DUTILISATEUR pour parler de distance et de temps, et donc il ny a plus rien dutile à y attacher un cadre de repos, car au fond ils (distance et temps) nexistent plus. Ils sont nuls et inutiles.
Commentaires
- Juste pour clarifier, la fonction donde complexe mécanique quantique que vous avez montrée contient 2 autres fonctions E < sub > T < / sub > et B < sub > T < / sub > qui sont en termes de vecteur r et t. Cela représente les champs électriques et magnétiques variant dans le temps, nest-ce pas?
- De plus, ce truc de relativité restreinte que vous avez mentionné à la fin, a clarifié pourquoi je me trompe, mais bon sang! Jai beaucoup à étudier dans les années à venir.
- Oui, la fonction complexe a une moyenne E et une moyenne B en fonction des quatre vectro (r, t), et cest pourquoi E et B apparaît lorsque beaucoup de photons sont superposés et que le carré complexe conjugué de la fonction donde totale est pris.
Réponse
Je vais essayer de répondre à la question principale.
Quest-ce que la lumière
Classiquement, la lumière est considérée comme une onde électromagnétique, ce qui veut dire quelle a un électrique et un magnétique composant. Chaque composante est perpendiculaire à lautre et à la direction de propagation (de la lumière), comme vous pouvez le voir ici !
Nature mécanique quantique of light
Il est important de comprendre quune caractéristique clé de la mécanique quantique est la quantification. Lénergie est quantifiée, elle a un caractère discret, elle nest pas continue. Le quanta du champ électromagnétique est le photon. Dans un système quantique (par exemple un atome), les niveaux dénergie sont également quantifiés. Un atome ne peut avoir aucune énergie, il ne peut avoir quune quantité spécifique dénergie. Jetez un œil à ceci ! Prenons maintenant deux niveaux dénergie dun atome, $ | 1 > $ et $ | 2 > $. Ce premier niveau dénergie a associé un état dénergie inférieur, appelons cela $ E_ {1} $, et le second a un état dénergie supérieur, $ E_ {2} $. Disons que latome est le premier dans létat $ | 1 > $, maintenant exciter latome signifie forcer la transition de $ | 1 > $ to $ | 2 > $. Pour cela, nous avons donné à latome une quantité dénergie égale à la différence entre les deux états ($ E_ {2} -E_ {1} $). Parce que maintenant latome a un état dénergie plus élevé, il finira par revenir à létat inférieur parce que chaque système physique tend vers létat dénergie le plus bas possible. Dans cette désexcitation, latome libèrera lénergie supplémentaire comme un photon de lumière (si la transition est radiative). Lénergie du photon est donnée par la différence entre les deux niveaux dénergie, comme vous pouvez le voir ici . $$ h \ nu = E_ {2} -E_ {1} $$ Un noyau excité émettra également de la lumière sous forme de rayonnement gamma. Une autre façon de produire de la lumière consiste à annihiler la matière avec de lantimatière.Par exemple, si un électron rencontre un positron, ils formeront un système instable appelé positronium, puis ils finiront par sannihiler en émettant deux photons gamma. De même, si les particules chargées sont accélérées, elles émettent un rayonnement électromagnétique. En particulier, lorsque la particule chargée est décélérée, le rayonnement émis est appelé rayonnement de Bremsstrahlung . Plus dinformations sur ce ici et ici .
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Les champs électriques et magnétiques sont en réalité deux aspects de la même chose. Un champ magnétique vu à partir dun référentiel inertiel peut être vu comme une combinaison de champs électriques et magnétiques dun autre référentiel inertiel. Vous pouvez effectuer cette transformation dune image inertielle à une autre en utilisant la transformation de Lorentz .
La polarisation de la lumière est une propriété qui vous indique comment le les composants du champ oscillent. Cette image pourrait vous aider à la visualiser.
Leffet photoélectrique se produit lorsque des photons suffisamment énergétiques sont incident sur un matériau. Leffet consiste en lémission délectrons du matériau. Ce qui se passe lorsquun photoélectron est émis, cest quil absorbe toute lénergie du photon et séchappe de latome. Lénergie cinétique du photoélectron est donnée par la différence entre lénergie du photon et le travail quil a fallu faire pour retirer le photoélectron de latome: $$ K = h \ nu- \ phi $$
Commentaires
- @annaV a déjà abordé le cœur de la question (La fonction donde quantique complexe) mais vous avez seulement fourni un aperçu des concepts mentionnés dans le question qui pourrait encore être utile aux autres.
- Je vous suggère dinsérer les images dans votre message et de fournir un résumé du point principal que vous essayez de transmettre dans une citation en bloc lorsque vous fournissez un lien vers sites Web externes. Les liens ont tendance à expirer et à devenir obsolètes, donc un bref résumé en fournissant un donnera à la fois un aperçu de votre point de vue et sécurisera également votre point au cas où le lien expirerait.