Per essere chiari qui, la mia domanda nasce dallo studio dellinduzione e della polarizzazione elettromagnetica e delleffetto fotoelettrico. Da qui ho acquisito la consapevolezza che la creazione di un fotone implica:
- Induzione elettromagnetica – Il fatto che un campo magnetico spaziale variabile nel tempo che crea un campo elettrico a circuito chiuso [Super Confusione sul motivo per cui luniverso lo fa]
- Polarizzazione – Nei libri, mostrano che la luce oscilla vettori di campo elettrico e vettori di campo magnetico
- Effetto fotoelettrico – La creazione della luce ha qualcosa a che fare con un elettrone che ritorna a uno stato di energia inferiore, non dicendo che sia lunico modo .
Allora come viene prodotta la luce? Sto cercando una spiegazione approfondita.
Some Context
La domanda è sorta quando parlavo con il mio amico di una mia ipotesi in cui stavo dicendo che se Ho rilasciato un fotone da, diciamo una torcia. Potrei, con un margine di errore noto, dire in quale istante era il fotone creato ma secondo quello che ho sentito più volte, il tempo si ferma alla velocità della luce. Quindi, qualsiasi fotone in “c” non avrebbe praticamente mai sperimentato alcun momento. Quindi, dal punto di vista del fotone, la sua nascita non può “essere definita. Sembriamo raggiungere un paradosso qui, se osservo un momento in cui il fotone è stato creato ma il fotone ha no nozione di tempo , non ha nozione di inizio o fine. Quindi, ho cercato di espandere il concetto di ipotesi per dire che forse in un senso simile, luniverso non contiene un concetto di inizio o una fine. Mentre sperimentiamo la sua prospettiva, non possiamo determinare il suo tempo di nascita usando la nostra matematica che è stata coltivata in questo universo, e sappiamo anche che la matematica si rompe quando proviamo a risolvere le equazioni per il tempo t = 0 di Big Scoppio. NOTA: Questo discorso era solo per divertirmi, mi piace solo la fisica e mi piace parlare delluniverso, tuttavia, capisco che avrei potuto infastidire qualcuno ignorando una dozzina di leggi e teoremi che devo ancora scoprire. SCUSA!
Mi aspetto una spiegazione un po stupida, ora don “Non lasciarti trasportare da questo. Sono uno studente di liceo, ma adoro un po di mumbo jumbo tecnico, ma sto solo chiedendo di tenere a mente che sono al liceo. Esempio:
Supponiamo di avere unequazione: x 3 + x 2 -x + 44 = 0 invece di dire il grado di equazione è 3 forse dire la potenza più alta nellequazione è 3 .
Risposta
Stai divagando nel testo delle domande, quindi mi limiterò ad affrontare il titolo, che potrebbe attirare una ricerca su Google.
Come viene prodotta la luce?
La struttura sottostante della natura da cui emergono tutte le teorie classiche è la meccanica quantistica, basata sulla relatività speciale e per grandi distanze la Relatività Generale, sebbene la gravità non abbia ancora è stata definitivamente quantizzata (esistono solo teorie efficaci).
La luce è un concetto di fisica classica, è matematicamente descritto meravigliosamente dalle equazioni di Maxwell, e deriva da cambiamenti nei campi elettrici o magnetici.
I fotoni sono particelle elementari nel particle standard model e la luce classica emerge da una confluenza di innumerevoli fotoni. Quella radiazione elettromagnetica (luce) emerge da una sovrapposizione di fotoni può essere mostrato matematicamente , per chi è interessato allelettrodinamica quantistica.
Per capire come viene prodotta la luce è necessario comprendere i processi quantistici sottostanti, che sono molti.
Uno è nelle transizioni da livelli di energia eccitata di stati legati atomici o molecolari a un livello di energia inferiore, quando cè unemissione di un fotone. Lenergia di eccitazione con cui iniziare può essere singoli altri fotoni o lenergia fornita dal temperatura di un filo, ad esempio, dove la coda del bo nero La radiazione dy può avere frequenze visibili. Si tratta della luce proveniente dalle lampade ad incandescenza, dove la temperatura del filo è aumentata dalla tensione applicata fino al punto di incandescenza.
Uno spettro continuo di fotoni è fornito dal plasma del sole, dove gran parte della radiazione del corpo nero , dovuta alla il movimento di elettroni e ioni genera fotoni nel campo visibile. Questi includono lo compton scattering, cioè lo scattering di un fotone su una particella carica che entra nella parte visibile dello spettro.
Un fuoco ha una combinazione di fotoni che cambiano il livello di energia con il plasma che induce fotoni, ecc.
Il modo in cui questi fotoni hanno costruito uno per uno la luce che vediamo con i nostri occhi non lo è una somma, come una somma di mattoni compone un muro. È una sovrapposizione delle funzioni donda meccanica quantistica dei fotoni
che costruisce il campo elettromagnetico classico con i suoi campi elettrici e magnetici proprietà del campo. Il complesso quadrato coniugato delle funzioni donda del fotone sovrapposto fornisce la probabilità che un fotone interagisca in (x, y, z, t) inclusa la retina dellocchio per dare limpressione di “luce”.
A risolvere un malinteso, dici:
Sembriamo raggiungere un paradosso qui, se osservo un momento in cui il fotone è stato creato ma il fotone non ha nozione di tempo, non ha nozione di inizio o fine
Il fotone non ha cervello che possa contenere nozioni. È sempre matematicamente possibile definire le trasformazioni di coordinate, ma bisogna mantenere la coerenza, non confondere i sistemi di coordinate, poiché stai introducendo le tue osservazioni nel tuo sistema di coordinate (a riposo) osservando un fotone che ha un inizio e una fine, con un quadro che va con la velocità del fotone c, dove a causa della forma delle trasformazioni di Lorenz non cè alcun significato in distanza o intervalli di tempo a causa degli infiniti introdotti dalla trasformazione in un tale sistema di coordinate. Copierò questa risposta:
Quando “viaggiamo alla velocità della luce , o alla velocità molto molto molto vicino alla luce, non cè più NULLA DI UTILE per parlare di distanza e tempo, e quindi non cè più niente di utile per attaccarvi un telaio di riposo, perché in fondo loro (distanza e tempo) non esistono più. Sono zero e non sono utili.
Commenti
- Giusto per chiarire, la funzione donda complessa meccanica quantistica che hai mostrato contiene Altre 2 funzioni E < sub > T < / sub > e B < sub > T < / sub > che sono in termini di vettore r et. Rappresenta i campi elettrici e magnetici che variano nel tempo, giusto?
- Inoltre, quella roba sulla relatività speciale che hai menzionato alla fine, ha chiarito perché mi sbaglio ma accidenti! Ho molto da studiare nei prossimi anni.
- Sì, la funzione complessa ha una media E e una media B in funzione dei quattro vettori (r, t), ed è per questo che E e B appare quando molti fotoni sono sovrapposti e viene preso il complesso coniugato al quadrato della funzione donda totale.
Risposta
Cercherò di rispondere alla domanda principale.
Che cosè la luce
Classicamente, la luce è considerata unonda elettromagnetica, il che significa che ha unonda elettrica e una magnetica componente. Ogni componente è perpendicolare allaltro e alla direzione di propagazione (della luce), come puoi vedere qui !
Natura meccanica quantistica di luce
È importante capire che una caratteristica fondamentale della meccanica quantistica è la quantizzazione. Lenergia è quantizzata, ha una natura discreta, non è continua. Il quanti del campo elettromagnetico è il fotone. In un sistema quantistico (ad esempio un atomo), anche i livelli di energia vengono quantizzati. Un atomo non può avere energia, può avere solo una quantità specifica di energia. Dai unocchiata a questo ! Ora prendiamo due livelli di energia di un atomo, $ | 1 > $ e $ | 2 > $. Questo primo livello di energia ha associato uno stato di energia inferiore, chiamiamolo $ E_ {1} $, e il secondo ha uno stato di energia superiore, $ E_ {2} $. Supponiamo che latomo sia il primo nello stato $ | 1 > $, ora eccitare latomo significa forzare la transizione da $ | 1 > $ to $ | 2 > $. Per questo abbiamo dato allatomo una quantità di energia pari alla differenza tra i due stati ($ E_ {2} -E_ {1} $). Poiché ora latomo ha uno stato energetico più elevato, alla fine tornerà a quello inferiore perché ogni sistema fisico tende verso lo stato energetico più basso possibile. In questa diseccitazione, latomo rilascerà lenergia extra quando un fotone di luce (se la transizione è radiativa). Lenergia del fotone è data dalla differenza tra i due livelli di energia, come puoi vedere qui . $$ h \ nu = E_ {2} -E_ {1} $$ Anche un nucleo eccitato emetterà luce come radiazione gamma. Un modo diverso di produrre luce è lannichilazione della materia con lantimateria.Ad esempio, se un elettrone incontra un positrone, formerà un sistema instabile chiamato positronio e poi alla fine si annichilerà emettendo due fotoni gamma. Inoltre, se le particelle cariche vengono accelerate, emettono radiazioni elettromagnetiche. In particolare, quando la particella carica viene decelerata, la radiazione che viene emessa viene chiamata Bremsstrahlung radiazione . Ulteriori informazioni su questo qui e qui .
Modifica
I campi elettrici e magnetici sono in realtà due aspetti della stessa cosa. Un campo magnetico visto da un sistema di riferimento inerziale può essere visto come una combinazione di campi elettrici e magnetici da un altro sistema di riferimento inerziale. Puoi effettuare questa trasformazione da un frame inerziale a un altro utilizzando la trasformazione di Lorentz .
La polarizzazione della luce è una proprietà che ti dice come la i componenti del campo oscillano. Questa immagine potrebbe aiutarti a visualizzarla.
Leffetto fotoelettrico si verifica quando fotoni sufficientemente energetici incidono su un materiale. Leffetto consiste nellemissione di elettroni dal materiale. Quello che succede quando viene emesso un fotoelettrone è che assorbe tutta lenergia del fotone e fuoriesce dallatomo. Lenergia cinetica del fotoelettrone è data dalla differenza tra lenergia del fotone e il lavoro che doveva essere fatto per rimuovere il fotoelettrone dallatomo: $$ K = h \ nu- \ phi $$
Commenti
- @annaV ha già affrontato il nucleo della domanda (La funzione dellonda quantistica complessa) ma tu hai fornito solo una panoramica dei concetti menzionati nel domanda che potrebbe ancora essere utile ad altri.
- Ti suggerirei di inserire effettivamente le immagini nel tuo post e di fornire un riepilogo del punto principale che stai cercando di trasmettere in una blockquote quando fornisci un link a siti web esterni. I collegamenti tendono a scadere e diventano obsoleti, quindi un breve riepilogo mentre ne fornisci uno darà alla lettura unidea di ciò che è il tuo punto e garantirà anche il tuo punto in caso di scadenza del collegamento.