빛은 얼마나 멀리 갈 수 있습니까?

이론적으로 광자 (또는 광자 빔, 정말 차이가 없습니다.) 무한 거리를 갈 수 있으며 $ c $의 속도로 계속 이동할 수 있습니다.

광자는 에너지를 포함하므로 $ E = h \ nu $, 에너지 절약 은 광자가 상호 작용 (예 : 원자에서의 흡수)을 통해서만 파괴되도록 요구합니다. 광자가 일정 거리 후에 단순히 멈출 수있는 것은 없습니다. 일종의 상호 작용입니다.

매우 먼 은하에서 우리가 보는 빛의 일부는 수십억 년 이고 여행했습니다. 많은 요타 미터 가 여기에 있습니다. 예를 들어 허블 우주 망원경 에 흡수되지 않았다면 , 그들은 우리 은하계를 계속 지나갔을 것입니다 (다른 무언가가 그것을 막을 때까지).

댓글

• ‘ 참 흥미로운 생각 이네요 … 그 모든 것들이 그렇게 오랫동안 우리에게 연락 할 시간입니다 … (‘ 흡수 및 방출에 대한 이야기로 이러한 신화 적 묵상을 망치지 시작 하지 마십시오.)
• 예,하지만 요점은 우리가 보는 사람이 그 모든 것을 여행하지 않았을 수도 있다는 것입니다. : P
• 비정 투표자가 자신의 생각을 설명 할 수 있을까요? 내 게시물에 문제가 있습니까?

1. 광자가 “속도로 이동합니다. 차단 될 때까지 ” 속도와 경과 시간을 통해 빛이 얼마나 멀리 이동할지 계산할 수 있습니다.

2. 레이저 빛은 정확히 동일한 위상을 가진 하나 이상의 광자로 구성됩니다. 이 점에서 속성을 고독한 광자로 간주합니다.

댓글

• 일정 거리가 지나도 빛이 정지합니까?
• 다른 것과 상호 작용하는 경우에만 원 자나 다른 입자를 친 후에 흡수됩니다. 그렇지 않으면 그냥 사라질 이유가 없습니다.
• ‘ 그냥 사라질 이유가 없을뿐만 아니라 그냥 사라질 수도 없습니다. 에너지 보존을 위반합니다.
• 공간은 진공이 아니라 광자와 상호 작용하여 무한대로 이동하지 못하게하는 얇은 플라즈마라는 점에 유의할 가치가 있습니다.
• @iantresman 공간을 얇은 플라즈마로 고려할 수있는 출처를 자세히 설명하거나 제공하십시오. 진공 상태의 양자 거품 특성을 알고 있습니다. ‘ 그것이 무엇입니까? Celtschk- 광자는 아주 짧은 시간 동안 사라질 수 있습니다.)

주의하십시오 광자가 무한한 시간에 무한 거리를 이동할 수 있지만 우주의 원하는 지점에 도달 할 수는 없습니다 옳습니다. .

이것은 우주의 팽창에 기인하며, 관측 가능한 우주 밖에서는 정보를받을 수 없다는 사실로 이어집니다.

댓글

• ‘ ” 커뮤니케이션 지평 “; Wikipedia 기사에서는 현재이를 미래의 지평선 이라고 부릅니다.
• 아마 호출하는 방법에는 여러 가지 옵션이 있습니다. 저는 원주민이 아니므로 ‘ 확실히 모릅니다

다른 답변에 대한 한 가지 작은 추가 : 빛이 아무것도 치지 않으면 빛이 멈추지 않는다는 것은 사실이지만 적색으로 이동하여 감소합니다. 예를 들어, 우주의 마이크로파 배경은 원자가 형성 될 때 다시 방출되는 광자로 구성되어 있습니다. 그러나 당시 우주의 온도는 약 $ 3000 \, \ rm K $ (약 오늘날 우주 마이크로파 배경의 온도는 $ 2.7 \, \ rm K $에 불과합니다. 따라서 CMB에서 볼 수있는 광자는 130 억년 이상 사라지지 않고 이동했지만 주파수는 가시 광선을 마이크로파까지 내려갑니다.

설명

• 이것은 개별 광자가 에너지를 잃는다는 것을 의미합니까? 아니면 오히려 감소하는 광자의 수를 더 적은 에너지의 복사가 발생합니까?
• @Aziraphale 개별 광자는 에너지를 잃습니다 (이 사이트에서 에너지 절약 등과 어떻게 관련되는지에 대한 많은 관련 질문 / 답변 참조)
• 광자는 에너지를 잃지 않으며 ‘ ‘ 빨간색 이동 ‘이되지 않습니다. 나머지 프레임에서 그들은 방출되어 여전히 원래의 에너지를 가지고 있습니다. 다른 나머지 프레임 (예 : ‘보기 ‘)에서 흡수를 측정하면 빨간색으로 이동 한 것으로 인식됩니다.
• @Julian : 두 가지를 혼동하고 계십니다. 상대 이동으로 인한 적색 이동은 우주 확장으로 인한 적색 이동과 다른 것입니다. 그렇기 때문에 우주 지평선에서 거대한 물체의 ” 상대 속도 “가 상대성을 위반하지 않고 빛의 속도에 도달 할 수 있습니다. div id = “e29e5405f5”>

광자가 상호 작용할 수있는 것이 아무것도 없다면 (즉, 진공 상태에서 봅니다) 평균 자유 경로는 무한합니다. 즉, 주어진 방향으로 영원히 계속 여행 할 것입니다. 광자의 경로를 막을 수있는 것은 없습니다. 따라서 그것은 임의로 멀리 갈 것입니다. 단일 광자이든 레이저이든 대답은 변하지 않습니다.

광자 라인이 결코 끝나지 않는다는 사실은 또 다른 관련 사실에서 나타납니다. $ I $의 빛의 강도를 살펴보면 포인트 소스에서 반경 $ r $ 떨어진 구에서 강도는 $ 1 / r ^ 2 $로 떨어집니다.보다 구체적으로 $ P $가 해당 소스의 거듭 제곱이면 $ I (r) = \ frac { P} {4 \ pi r ^ 2}. $ 분모의 $ 4 \ pi r ^ 2 $는 구의 표면적 일뿐입니다.

이것은 상대적으로 사소하다고 생각할 수 있지만 실제로는 , 그것은 실제로 꽤 깊은 사실입니다. 우리는 20 세기 연구에서 광자와 비슷한 입자가 있지만 약간의 차이가 있다는 것을 알고 있습니다. 이 중 하나는 $ Z $ -boson입니다. 질량이없는 광자와 달리 $ Z $ boson은 거대합니다. 그것의 질량은 약 $ 91 GeV / c ^ 2 $로 양성자보다 약 97 배나 무겁습니다. $ Z $ -bosons에 대해 해당 분석을 수행 한 경우, 붕괴되고 붕괴 길이는 $ 10 ^ {-18} m $ 정도입니다. $ Z $ boson은 평균적으로 이는 위의 강도에 대해 다른 기능적 형태로 이어져 지수 감쇠를 갖게됩니다. 사실이 질량은 소산을 제공하는 매체 (예 : 초전도체 내부)에서 광자를 연구하는 것과 본질적으로 동일합니다.

광자가 이와 같은 운명을 겪지 않는다는 사실은 실제로 질량이없는 결과입니다. 광자 질량에는 가능한 많은 경계가 있습니다. 물론, 우리가 매우 먼 거리에서 광자를 본다는 사실만으로도 광자 질량에 (약간 강한) 상한선이 제공되지만,이 강한 경계를 피하는 특정 특이한 모델이 있기 때문에 약간 기만적 일 수 있습니다.현재까지 가장 견고하고 모델 독립적 인 경계는 약 $ 10 ^ {-14} eV / c ^ 2 $입니다. 즉, 양성자 질량보다 약 $ 10 ^ {23} $ 낮습니다.

광선이나 레이저 빔은 장애물에 도달 할 때까지 멈추지 않습니다.

있는 경우 방해 없음, 빛은 절대 멈추지 않습니다. 끝이 없습니다.

광선이든 광선이든 광자는 흡수 될 때까지 계속 이동합니다. 광자는 일정한 속도, 즉 빛의 속도로 이동하기 때문에 멈출 수 없습니다. 즉, 가속하거나 감속 할 수 없습니다. 그러나 그들의 파장은 우주의 팽창으로 인해 시간이 지남에 따라 변합니다. 즉, $ E _ {\ gamma} $ 및 $ \ lambda $가 반비례하기 때문에 파장이 커지고 에너지가 느슨해집니다.

$ E _ {\ gamma} = \ frac {hc} {\ lambda} $.

빛의 광선 “은”광자 “로 철자해야합니다. 여기서 우리는 물리학에 대해 이야기하고 있기 때문입니다.

단일 광자와 레이저 빔 사이에는 차이가 없습니다. 모든 광자는 멈출 때까지 여행을 계속할 것이며, 모든 광자는 다른 광자들과 “불분명하다”(본질적으로 다르지 않다는 의미에서). 레이저 빔의 광자는 동일한 에너지 수준에 있고 동일한 방향으로 이동합니다 (완벽한 레이저 가정). 이것은 질문에서 중요하지 않습니다.

광자는 상호 작용을 통해서만 멈출 수 있습니다. 충분한 에너지로. 상호 작용이 낮은 에너지이거나 중력장 인 경우 광자는 편향되지만 계속 “움직이는”것입니다.

그리고 빛 (빛의 광선) 레이저 빔)이 일정 거리를 이동 한 후 멈추거나 끝이 없나요?

광자가 우주 외부로 이동할 수 있는지 알고 싶은 것 같습니다. . 광자가 우주의 한계에 도달하면 우주 자체를 확장하면서 여행을 계속할 것입니다!

뉴턴의 제 1 법 는 외부 힘이 작용하지 않는 한 입자가 일정한 속도를 가질 것이라고 말합니다. 광자는 질량이 없지만 그럼에도 불구하고 첫 번째 법칙은 빛의 경우에 여전히 적용됩니다.

1. 지구 표면에서 외부로 빛의 광선이 투사 될 때, 조건은 무한대 (진공 상태에서만 이동). 제 질문은 그 빛의 광선이 얼마나 멀리 갈 수 있는가입니다.

$$ x = vt $$

이 경우 $ c = v $ 여기서 $ c $는 진공 상태에서 이동하는 빛의 속도입니다. (상수) 및 $ t $는 귀하의 질문에 제공된 정보를 기반으로 $ \ rightarrow \ infty $ 초로 보입니다.

빛이 이동하는 거리는 $ c $가 이동하는 시간에 따라 달라집니다. 다음을 의미하는 진공 상태에서 상수 :

$$ x \ rightarrow \ infty $$

2. 또한 광선, 레이저 광선 동일한 조건에서 레이저 빔이 얼마나 멀리 갈 수 있습니까?

1과 동일

두 상황을 비교합니다.

하나는 무한히 움직이는 빛의 광선입니다. 진공 및 다른 하나는 진공 상태에서 무한히 이동하는 여러 광선의 일관된 빛입니다.

입자가 이동할 수있는 거리 질량에 의해 부분적으로 설정됩니다.

입자의 질량이 7eV 미만이면 감쇠없이 우주를 통과 할 수 있습니다.

댓글

• 이 결론에 도달 한 방법을 자세히 설명 하시겠습니까?
• 우주를 ” 교차하는 ” 란 무엇입니까?
• 그리고 어떻게 입자를 ” 감쇠 “합니까?