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光はどのように生成されますか?

すべての古典理論が生まれる自然の根底にあるフレームワークは、特殊相対性理論に基づく量子力学であり、長距離の一般相対性理論ですが、重力はまだありません。明確に量子化されています(効果的な理論のみが存在します)。

光は古典的な物理学の概念であり、マクスウェルの方程式によって数学的に美しく記述され、電場または磁場の変化から生じます。

光子は

粒子標準モデルであり、古典的な光は無数の光子の合流点から発生します。その電磁放射(光)は光子の重ね合わせから発生しますは、量子電気力学に関心のある人のために、数学的に示すことができます。

光がどのように生成されるかを理解するには、基礎となる量子力学的プロセスを理解する必要があります。

1つは、光子の放出がある場合、原子または分子の結合状態の励起エネルギーレベルからより低いエネルギーレベルに遷移します。最初の励起エネルギーは、他の単一の光子、またはによって供給されるエネルギーになります。ワイヤーの温度。たとえば、ブラックボーのテールこれは白熱灯から来る光であり、白熱点までの印加電圧によってワイヤーの温度が上昇します。

連続スペクトルの光子は、太陽のプラズマによって供給されます。太陽のプラズマでは、黒体放射の大部分が発生します。電子とイオンの動きにより、可視範囲の光子が生成されます。これには、コンプトン散乱、つまり荷電粒子上での光子の散乱とスペクトルの可視部分への入射が含まれます。

火には、エネルギー準位変化光子とプラズマ誘導光子などの組み合わせがあります。

これらの光子が、私たちの目で見る光を1つずつ蓄積する方法はそうではありません。レンガの合計が壁を構成するように、合計。これは、光子の量子力学的波動関数の重ね合わせです

photwvf

これは、古典電磁気フィールドをその電気的および磁気的に構築しますフィールドプロパティ。重ね合わされた光子波動関数の複素共役二乗は、光子が(x、y、z、t)で相互作用して、「光」の印象を与えるために目の網膜を含む確率を与えます。

To誤解に対処するには、次のように言います。

光子が作成された時刻を観察すると、ここでパラドックスに達しているようですが、光子には時間の概念、始まりや終わりの概念はありません

光子には、概念を含むことができる脳がありません。座標変換を定義することは常に数学的に可能ですが、座標系を混同するのではなく、一貫性を保つ必要があります。座標系に観測を導入して(静止状態で)、開始と終了のある光子を観測します。ローレンツ変換の形式のため、そのような座標系への変換によって導入される無限大のため、距離または時間間隔に意味がない、光子速度cで進むフレームワーク。この回答をコピーします:

私たちが光速で移動しているときまたは非常に非常に速い速度で移動しているとき光の近くでは、距離と時間について話すのに役立つものはもうありません。したがって、基本的にそれら(距離と時間)はもう存在しないため、レストフレームを取り付けるのに役立つものは何もありません。それらはゼロであり、役に立ちません。

コメント

  • 明確にするために、あなたが示した量子力学的複素波動関数には、他の2つの関数E < sub > T < / sub >およびB < sub > T < / sub >は、rベクトルとtに関するものです。それは時間とともに変化する電場と磁場を表していますか?
  • さらに、あなたが最後に言及した特殊相対性理論は、なぜ私が間違っているのかを明らかにしましたが、うわあ!今後数年間で勉強することがたくさんあります。
  • はい、複素関数には4つのベクトロ(r、t)の関数として平均Eと平均Bがあります。そのため、EとBは、多くの光子が重ね合わされ、全波動関数の複素共役二乗が取られたときに表示されます。

回答

主な質問に答えようと思います。

光とは

古典的に、光は電磁波と見なされます。つまり、光には電磁波があります。成分。 ここで見ることができるように、各コンポーネントは他のコンポーネントと(光の)伝播方向に垂直です!

量子力学的性質光の

量子力学の重要な特徴は量子化であることを理解することが重要です。エネルギーは量子化されており、離散的な性質を持っており、連続的ではありません。電磁場の量子は光子です。量子システム(原子など)では、エネルギー準位も量子化されます。原子はエネルギーを持つことができず、特定の量のエネルギーしか持つことができません。 これをご覧ください。それでは、原子の2つのエネルギーレベル、$ | 1 > $と$ | 2 > $を取りましょう。この最初のエネルギーレベルは低エネルギー状態に関連付けられています。これを$ E_ {1} $と呼び、2番目の状態は高エネルギー状態$ E_ {2} $になります。アトムが最初に$ | 1 > $状態にあるとしましょう。アトムを励起するとは、$ | 1 > $から$ | 2 > $。このために、2つの状態の差に等しい量のエネルギーを原子に与えました($ E_ {2} -E_ {1} $)原子はより高いエネルギー状態にあるため、すべての物理システムが可能な限り最も低いエネルギー状態に向かう傾向があるため、最終的にはより低いエネルギー状態に戻ります。この脱励起では、原子は次のように余分なエネルギーを放出します。光の光子(遷移が放射性の場合)。光子のエネルギーは、ここにあるように、2つのエネルギーレベルの差によって与えられます。 $$ h \ nu = E_ {2} -E_ {1} $$励起された核は、ガンマ線としても発光します。光を生成する別の方法は、物質を反物質で消滅させることです。たとえば、電子が陽電子に遭遇すると、それらはポジトロニウムと呼ばれる不安定なシステムを形成し、最終的には2つのガンマ光子を放出して消滅します。また、荷電粒子が加速されると、それらは電磁放射を放出する。特に、荷電粒子が減速すると、放出される放射線は制動放射と呼ばれる。このここここの詳細。


編集

電界と磁界は、実際には同じことの2つの側面です。慣性基準系から見た磁場は、別の慣性基準系から得られた磁場と磁場を組み合わせたものと見ることができる。 ローレンツ変換を使用して慣性フレームから別のフレームにこの変換を行うことができます。

光の偏光は、フィールドコンポーネントが振動します。この画像はそれを可視化するのに役立つかもしれない。この効果は物質からの電子の放射に含まれる。光電子が放出されたときに起こることは、それが光子のすべてのエネルギーを吸収し、原子から逃げることである。光電子の運動エネルギーは、光子のエネルギーと、原子から光電子を取り除くために行わなければならなかった仕事との差によって与えられます。$$ K = h \ nu- \ phi $$

コメント

  • @annaVはすでに質問の核心(複雑な量子波動関数)に取り組んでいますが、あなたはで言及された概念に対する洞察を提供しただけです。それでも他の人に役立つ可能性のある質問です。
  • 実際に画像を投稿に挿入し、リンクを提供するときにブロッククォートで伝えようとしている要点の要約を提供することをお勧めします。外部のウェブサイト。リンクは期限切れになり、陳腐化する傾向があるため、リンクを提供しながら簡単に要約すると、ポイントが何であるかについての洞察が得られ、リンクが期限切れになった場合にポイントを保護できます。

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