Cât de departe poate merge lumina?

Teoretic, fotonul (sau fasciculul de fotoni, acolo într-adevăr nu este o „diferență) poate parcurge o distanță infinită, călătorind tot timpul cu o viteză $ c $.

Deoarece fotonii conțin energie, $ E = h \ nu $, atunci conservarea energiei necesită ca fotonul să fie distrus numai prin interacțiune (de exemplu, absorbția într-un atom). Nu există nimic care ar putea face ca fotonul să se oprească pur și simplu după o anumită distanță, acesta poate fi oprit doar prin o interacțiune de un fel.

Rețineți că o parte din lumina pe care o vedem din galaxiile foarte îndepărtate au veche de câteva miliarde de ani și au călătorit mulți yottametri pentru a ajunge aici. Dacă nu ar fi fost absorbiți de telescop spațial Hubble , de exemplu , ar fi continuat drumul prin galaxia noastră (până când altceva a oprit-o).

Comentarii

• Că ‘ este un gând atât de fascinant, apropo … Că toate acele lucruri au călătorit pentru atât mult timp este timpul să ne ajungeți la noi ((nu ‘ nici măcar începe strică aceste meditații mitice cu discuții despre absorbție și re emisiune)
• Da, dar ideea este că atunci cel pe care îl vedem s-ar putea să nu fi călătorit atât de departe atât departe: P
• Ar putea votantul descendent să explice ce cred ei că este greșești cu postarea mea?

1. Un foton va călători „la viteză de lumină „până la obstrucționare. Din viteză și din timpul scurs, puteți calcula cât de departe va călători lumina.

2. Lumina laser constă din mai mult de un foton „în fază”, care are exact același lucru proprietate în acest sens, ca foton solitar.

Comentarii

• Lumina are STOP după o anumită distanță?
• Doar dacă interacționează cu altceva, adică. se absoarbe după ce lovește un atom sau o altă particulă. În caz contrar, nu există niciun motiv pentru care să dispară.
• Nu ‘ nu numai că nu există niciun motiv pentru a dispărea, ci chiar nu poate dispărea doar pentru că încalcă conservarea energiei.
• Ar putea fi demn de remarcat faptul că spațiul nu este un vid, ci o plasmă subțire, care poate interacționa cu fotonul, împiedicându-l să se deplaseze la infinit.
• @iantresman Vă rugăm să elaborați sau să furnizați o sursă pentru a considera spațiul ca o plasmă subțire. Sunt conștient de natura spumei cuantice a stării de vid, la asta te referi ‘? Celtschk- fotonul poate dispărea atâta timp cât o face foarte scurt;)

Rețineți că este corect că un foton poate parcurge o distanță infinită într-un timp infinit, dar poate să nu să atingă orice punct dorit din univers .

Acest lucru este cauzat de expansiunea universului, ceea ce duce și la faptul că nu putem primi informații în afara universului observabil.

Comentarii

• Am ‘ am auzit acest lucru numit ” orizont de comunicare „; articolul Wikipedia îl numește în prezent un orizont viitor .
• Probabil că există mai multe opțiuni cum să-l numim; Nu sunt nativ, așa că nu ‘ nu știu sigur

Un mic adaos la celelalte răspunsuri: Deși este adevărat că lumina nu se va opri niciodată dacă nu lovește nimic, va totuși se va schimba roșu și, astfel, va deveni mai puțin energetic, datorită expansiunii universului. De exemplu, fundalul cosmic al microundelor constă din fotoni care au fost emiși înapoi la formarea atomilor. Cu toate acestea, pe atunci temperatura universului era de aproximativ 3000 $ \, \ rm K $ (aproximativ punctul de topire al fierului) în timp ce astăzi fundalul cosmic cu microunde are o temperatură de doar 2,7 $ \, \ rm K $. Așadar, fotonii pe care îi vedem în CMB au călătorit mai mult de 13 miliarde de ani fără a dispărea, totuși s-au schimbat în frecvență de la lumină vizibilă până la microunde.

Comentarii

• Aceasta înseamnă că fotonii individuali pierd energie? Sau este mai degrabă numărul scăzut de fotoni care re ne atingeți, rezultând o radiație mai puțin energică?
• @Aziraphale, fotonii individuali pierd energie (vedeți o mulțime de întrebări / răspunsuri legate de acest site despre cum se leagă acest lucru de conservarea energiei etc.)
• Fotonii nu ‘ nu pierd energie sau ‘ devin roșii deplasați ‘. În cadrul restului au fost emise, încă mai au energia lor originală. Dacă măsurăm absorbția lor într-un cadru de odihnă diferit (de exemplu, prin ‘ văzând ‘), le vom percepe ca fiind roșii deplasate.
• @Julian: Confundați două lucruri: schimbarea roșie datorită mișcării relative este ceva diferit decât schimbarea roșie datorată expansiunii cosmice. De aceea, la orizontul cosmic ” viteza relativă ” a obiectelor masive poate atinge viteza luminii fără a încălca relativitatea: div id = „e29e5405f5”>

Cu condiția ca fotonul să nu interacționeze cu el (adică îl privim în vid), calea liberă medie va fi infinită; adică va continua să călătorească pentru totdeauna într-o direcție dată. Nu există nimic care să oprească calea fotonului. Prin urmare, va merge în mod arbitrar departe. Fie că aveți un singur foton sau un laser, răspunsul nu se va schimba.

Faptul că liniile fotonice nu se vor termina niciodată se manifestă într-un alt fapt relevant. Dacă vă uitați la intensitatea $ I $ a luminii pe o sferă de rază $ r $ distanță de o sursă punctuală, intensitatea scade ca $ 1 / r ^ 2 $. Mai precis, dacă $ P $ este puterea sursei respective, atunci $ I (r) = \ frac { P} {4 \ pi r ^ 2}. $ $ 4 \ pi r ^ 2 $ în numitor este doar suprafața sferei.

S-ar putea să credeți că acest lucru este relativ banal, dar de fapt , este de fapt un fapt destul de profund. Știm din lucrările secolului al XX-lea că există particule similare fotonilor, dar cu unele diferențe. Unul dintre acestea este $ Z $ -boson. Spre deosebire de fotonul fără masă, bosonul $ Z $ este masiv. Masa sa este de aproximativ 91 $ GeV / c ^ 2 $, care este de aproximativ 97 de ori mai masivă decât un proton. Dacă ați făcut analiza corespunzătoare pentru $ Z $ -bosoni, ați descoperi că acestea se descompun, iar lungimea descompunerii este de ordinul a $ 10 ^ {- 18} m $. Un boson de $ Z $ va călători în medie doar aproximativ atât de departe în vid. Acest lucru duce la o formă funcțională diferită pentru intensitatea de mai sus, care va avea o amortizare exponențială. De fapt, această masă este în esență echivalentă cu studierea fotonilor într-un mediu care asigură disiparea (de exemplu, în interiorul unui supraconductor).

Faptul că fotonul nu suferă aceeași soartă este de fapt o consecință a lipsei de masă a acestuia. Există multe limite posibile ale masei fotonice. Desigur, doar faptul că vedem fotoni de la distanțe foarte mari, oferă o legătură superioară (destul de puternică) pe masa fotonică, deși este probabil un pic înșelătoare, deoarece există anumite modele neobișnuite care evită această legătură puternică.Cele mai robuste limite independente de model pe care le avem până în prezent sunt de aproximativ $ 10 ^ {- 14} eV / c ^ 2 $, adică un factor de aproximativ $ 10 ^ {23} $ mai mic decât masa protonului.

O rază de lumină sau un fascicul laser nu se va opri până când nu ajunge la o obstrucție.

Dacă există fără obstrucție, lumina nu se va opri NICIODATĂ. Nu are sfârșit.

O „rază de lumină „trebuie respelled ca” foton „, deoarece aici vorbim despre fizică.

Între un singur foton și un fascicul laser, în acest caz, nu există nicio diferență. Fiecare foton își va continua călătoria până la oprire, fiecare foton este „indistinct” de alții (în sensul că nu sunt diferiți intrinsecal). Fotonii unui fascicul laser sunt doar la același nivel de energie și se deplasează în aceeași direcție (presupunând un laser perfect), dar acest lucru nu are nicio importanță pentru întrebare.

Un foton poate fi oprit doar prin interacțiune cu el cu suficientă energie. Dacă interacțiunea are o energie mai mică sau este un câmp gravitațional fotonul va fi deviat, dar continuă „în mișcare”.

Și face lumina (raza de lumină) și fascicul de laser) se oprește după ce parcurge o anumită distanță sau nu are sfârșit?

Cred că vrei să știi dacă un foton poate călători în afara Universului . Dacă un foton atinge limita Universului, acesta își va continua călătoria, extinzând Universul însuși!

Newton „s prima lege afirmă că o particulă va avea o viteză constantă, cu excepția cazului în care o forță externă acționează asupra ei. Fotonul nu are masă, dar totuși prima lege este valabilă și în cazul luminii.

1. Când este proiectată o rază de lumină, (să zicem) de la suprafața Pământului în exterior în spațiu. Condiția este aceea că nu există obstrucție până la infinit (călătorește numai în vaccum). Întrebarea mea este că până unde poate merge acea rază de lumină?

$$ x = vt $$

În acest caz $ c = v $ unde $ c $ este viteza luminii care călătorește în vid (o constantă) și $ t $ pare să fie $ \ rightarrow \ infty $ secunde pe baza informațiilor date în întrebarea dvs.

Distanța pe care o parcurge lumina depinde de timpul pe care îl parcurge, deoarece $ c $ este constantă în vid ceea ce implică:

$$ x \ rightarrow \ infty $$

2. De asemenea, în loc de un rază de lumină, dacă consider un fascicul de laser cu aceleași condiții, atunci cât de departe poate merge un fascicul de laser?

La fel ca la 1.

Comparați ambele situații.

Una este o rază de lumină care călătorește infinit într-un vidul și celălalt sunt mai multe raze de lumină coerentă care călătoresc infinit în vid.

Distanța pe care o poate parcurge o particulă este parțial stabilit de masa sa.

Dacă particula are o masă mai mică decât ceva de genul 7 eV, atunci ar putea traversa universul fără atenuare.

Comentarii

• Doriți să explicați cum ați ajuns la această concluzie?
• ce este ” care traversează ” universul?
• Și, cum ” cum atenuați ” o particulă?