Voor de duidelijkheid, mijn vraag komt voort uit het bestuderen van elektromagnetische inductie en polarisatie en foto-elektrisch effect. Vanaf hier “heb ik de kennis opgedaan dat het maken van een foton inhoudt:
- Elektromagnetische inductie – Het feit dat een in de tijd variërend ruimtelijk magnetisch veld een elektrisch veld met een gesloten lus creëert [Super verwarrend waarom het universum dat doet]
- Polarisatie – In de boeken laten ze zien dat licht oscilleert elektrische veldvectoren en magnetische veldvectoren
- Foto-elektrisch effect – Het creëren van licht heeft iets te maken met een elektron dat terugkeert naar een lagere energietoestand, niet zeggen dat dit de enige manier is .
Dus hoe wordt licht geproduceerd? Ik zoek diepgaande uitleg.
Some Context
De vraag rees toen ik met mijn vriend sprak over een hypothese van mij waarin ik zei dat als Ik heb een foton losgelaten van, laten we zeggen, een zaklamp. Ik zou, onder een bekende foutmarge, kunnen zeggen op welk instant het foton was gemaakt maar volgens wat ik meerdere keren heb gehoord, stopt de tijd bij lichtsnelheid. Dus elk foton op “c” zou eigenlijk nooit een tijd hebben meegemaakt. Dus, vanuit het perspectief van het foton, kan zijn geboorte “niet worden gedefinieerd. We lijken hier een paradox te bereiken, als ik een tijd observeer waarop het foton is gemaakt, maar het foton heeft geen notie van tijd , het heeft geen notie van een begin of een einde. Vervolgens probeerde ik het concept van de hypothese uit te breiden door te zeggen dat misschien in vergelijkbare zin, het universum heeft geen concept van begin of einde. Terwijl we het perspectief ervaren, kunnen we de geboortetijd niet bepalen met behulp van onze wiskunde die in dit universum is gecultiveerd, en we weten ook dat wiskunde wordt afgebroken wanneer we vergelijkingen proberen op te lossen voor de tijd t = 0 van Big. Bang. OPMERKING: Dit gesprek was gewoon om plezier te hebben, ik hou gewoon van natuurkunde en praat graag over het universum, maar ik begrijp het dat ik iemand misschien heb geïrriteerd door een dozijn wetten en stellingen te negeren waarover ik nog niet moet weten. APOLOGISEERT!
Ik verwacht een ietwat domme uitleg, don “Laat je daar niet te veel door meeslepen. Ik” ben een middelbare scholier, maar ik hou wel van een beetje technische mumbo jumbo, maar ik vraag alleen om in gedachten te houden dat ik op de middelbare school zit. Voorbeeld:
Stel dat we een vergelijking hebben: x 3 + x 2 -x + 44 = 0 In plaats van de graad van vergelijking te zeggen is 3 zeg misschien de hoogste macht in de vergelijking is 3 .
Antwoord
Je dwaalt door de tekst van de vragen, dus ik zal alleen de titel noemen, wat een Google-zoekopdracht zou kunnen aantrekken.
Hoe wordt licht geproduceerd?
Het onderliggende raamwerk van de natuur waaruit alle klassieke theorieën voortkomen is kwantummechanisch, gebaseerd op de speciale relativiteitstheorie en voor grote afstanden de algemene relativiteitstheorie, hoewel de zwaartekracht nog niet definitief gekwantiseerd (er zijn alleen effectieve theorieën).
Licht is een klassiek natuurkundig concept dat wiskundig prachtig wordt beschreven door de vergelijkingen van Maxwell, en het komt voort uit veranderingen in elektrische of magnetische velden.
Fotonen zijn elementaire deeltjes in de deeltjesstandaardmodel , en klassiek licht komt voort uit een samenvloeiing van ontelbare fotonen. Die elektromagnetische straling (licht) komt voort uit een superpositie van fotonen kan wiskundig worden weergegeven , voor diegenen die geïnteresseerd zijn in kwantumelektrodynamica.
Om te begrijpen hoe licht wordt geproduceerd, moet men de onderliggende kwantummechanische processen, die talrijk zijn, begrijpen.
De ene is in overgangen van aangeslagen energieniveaus van atomaire of moleculair gebonden toestanden naar een lager energieniveau, wanneer er een foton wordt uitgezonden. De excitatie-energie om mee te beginnen kan bestaan uit enkele andere fotonen, of naar energie geleverd door de temperatuur van een draad, bijvoorbeeld, waarbij de staart van de zwarte bo dy-straling kan zichtbare frequenties hebben. Dit is het licht dat afkomstig is van gloeilampen, waarbij de temperatuur van de draad wordt verhoogd door de aangelegde spanning tot aan het gloeilamppunt.
Een continu spectrum van fotonen wordt geleverd door het plasma van de zon, waar een groot deel van de de straling van het zwarte lichaam , vanwege beweging van elektronen en ionen genereert fotonen in het zichtbare bereik. Deze omvatten comptonverstrooiing , d.w.z. de verstrooiing van een foton op een geladen deeltje en het binnengaan van het zichtbare deel van het spectrum.
Een vuur heeft een combinatie van fotonen die het energieniveau veranderen en plasma induceren fotonen, enz.
De manier waarop deze fotonen een voor een het licht opbouwen dat we met onze ogen zien, is niet een sommatie, zoals een sommatie van stenen die een muur vormen. Het is een superpositie van de kwantummechanische golffuncties van de fotonen
die het klassieke elektromagnetische veld opbouwt met zijn elektrische en magnetische veldeigenschappen. Het complexe geconjugeerde kwadraat van de gesuperponeerde foton-golffuncties geeft de waarschijnlijkheid dat een foton interageert op (x, y, z, t) inclusief in het netvlies van je oog om de indruk van “licht” te geven.
om een misverstand aan te pakken, zeg je:
We lijken hier een paradox te bereiken, als ik een tijd observeer waarop het foton is gemaakt maar het foton geen notie van tijd, het heeft geen notie van een begin of een einde
Het foton heeft geen brein dat noties kan bevatten. Het is altijd wiskundig mogelijk om coördinatentransformaties te definiëren, maar men moet consistentie behouden, niet coördinatensystemen door elkaar halen, aangezien u uw waarnemingen in uw coördinatensysteem (in rust) introduceert terwijl u een foton observeert dat een begin en een einde heeft, met een raamwerk dat gaat met de foton snelheid c, waar door de vorm van de Lorenz-transformaties er geen betekenis is in afstand of tijdsintervallen vanwege de oneindigheden die worden geïntroduceerd door transformeren naar een dergelijk coördinatensysteem. Ik zal dit antwoord kopiëren:
Wanneer we met de snelheid van het licht reizen , of met de snelheid heel erg heel dicht bij het licht is er NIETS NUTTIG om over afstand en tijd te praten, en dus is er ook niets bruikbaars om een rustframe eraan te bevestigen, omdat ze (afstand en tijd) in feite niet meer bestaan. Ze zijn nul en niet bruikbaar.
Reacties
- Gewoon om op te ruimen, de Quantum Mechanical Complex Wave-functie die je hebt getoond, bevat 2 andere functies E < sub > T < / sub > en B < sub > T < / sub > die in termen van r vector en t zijn. Het vertegenwoordigt in de tijd variërende elektrische en magnetische velden, toch?
- Plus, die speciale relativiteitstheorie die je uiteindelijk noemde, maakte duidelijk waarom ik het mis heb, maar jee! Ik heb de komende jaren veel te studeren.
- Ja, de complexe functie heeft een gemiddelde E en een gemiddelde B als functie van de vier vectro (r, t), en daarom B verschijnt wanneer veel fotonen over elkaar heen liggen en het complexe geconjugeerde kwadraat van de totale golffunctie wordt genomen.
Antwoord
Ik zal proberen de hoofdvraag te beantwoorden.
Wat is licht
Klassiek wordt licht beschouwd als een elektromagnetische golf, wat betekent dat het een elektrische en een magnetische golf heeft. component. Elke component staat loodrecht op de andere en op de voortplantingsrichting (van het licht), zoals je hier kunt zien!
Kwantummechanische aard van licht
Het is belangrijk om te begrijpen dat kwantisering een belangrijk kenmerk van de kwantummechanica is. Energie wordt gekwantiseerd, het is discreet van aard, het is niet continu. De quanta van het elektromagnetische veld is het foton. In een kwantumsysteem (bijvoorbeeld een atoom) worden de energieniveaus ook gekwantiseerd. Een atoom kan geen energie hebben, het kan alleen een bepaalde hoeveelheid energie hebben. Bekijk dit ! Laten we nu twee energieniveaus van een atoom nemen, $ | 1 > $ en $ | 2 > $. Dit eerste energieniveau heeft een lagere energietoestand geassocieerd, laten we dat $ E_ {1} $ noemen, en de tweede heeft een hogere energietoestand, $ E_ {2} $. Laten we zeggen dat het atoom de eerste is in de $ | 1 > $ staat, om nu het atoom te prikkelen betekent het forceren van de overgang van $ | 1 > $ to $ | 2 > $. Hiervoor hebben we het atoom een hoeveelheid energie gegeven die gelijk is aan het verschil tussen de twee toestanden ($ E_ {2} -E_ {1} $). Omdat het atoom nu een hogere energietoestand heeft, zal het uiteindelijk teruggaan naar de lagere omdat elk fysiek systeem neigt naar de laagst mogelijke energietoestand. Bij deze de-excitatie zal het atoom de extra energie vrijgeven als een foton van licht (als de overgang stralend is). De energie van het foton wordt bepaald door het verschil tussen de twee energieniveaus, zoals je hier kunt zien. $$ h \ nu = E_ {2} -E_ {1} $$ Een aangeslagen kern zal ook licht uitstralen als gammastraling Een andere manier om licht te produceren is door materie te vernietigen met antimaterie.Als een elektron bijvoorbeeld een positron tegenkomt, zullen ze een onstabiel systeem vormen dat positronium wordt genoemd en dan zullen ze uiteindelijk twee gammafotonen uitzenden. Ook als geladen deeltjes worden versneld, zenden ze elektromagnetische straling uit. In het bijzonder, wanneer het geladen deeltje wordt vertraagd, wordt de uitgezonden straling Bremsstrahlung-straling genoemd. Meer hierover hier en hier .
Bewerken
Elektrische en magnetische velden zijn in feite twee aspecten van hetzelfde. Een magnetisch veld gezien vanuit een traagheidsreferentieframe kan worden gezien als een combinatie van elektrische en magnetische velden van een ander traagheidsreferentieframe. U kunt deze transformatie van een traagheidsframe naar een ander maken met Lorentz-transformatie .
De polarisatie van licht is een eigenschap die u vertelt hoe de veldcomponenten oscilleren. Deze afbeelding kan je helpen het te visualiseren.
Het foto-elektrische effect treedt op wanneer voldoende energetische fotonen op een materiaal invallen. Het effect bestaat uit de emissie van elektronen uit het materiaal. Wat er gebeurt als een foto-elektron wordt uitgezonden, is dat het alle energie van het foton absorbeert en uit het atoom ontsnapt. De kinetische energie van het foto-elektron wordt bepaald door het verschil tussen de energie van het foton en het werk dat gedaan moest worden om het foto-elektron uit het atoom te verwijderen: $$ K = h \ nu- \ phi $$
Reacties
- @annaV heeft de kern van de vraag (The Complex Quantum Wave Function) al aangepakt, maar je hebt alleen inzicht gegeven in de concepten die in de vraag die nog steeds nuttig kan zijn voor anderen.
- Ik zou willen voorstellen dat u de afbeeldingen daadwerkelijk in uw bericht invoegt en een samenvatting geeft van het belangrijkste punt dat u probeert over te brengen in een blockquote wanneer u een link naar externe websites. Koppelingen hebben de neiging te vervallen en verouderd te raken, dus een korte samenvatting terwijl er een wordt verstrekt, zal zowel de gelezen persoon een inzicht geven in wat uw punt is als uw punt beveiligen voor het geval de koppeling vervalt.