Pentru a fi clar aici, întrebarea mea apare din studierea inducției și polarizării electromagnetice și a efectului fotoelectric. De aici am „câștigat cunoștința că crearea unui foton implică:
- Inducție electromagnetică – Faptul că un câmp magnetic spațial care variază în timp, care creează un câmp electric cu buclă închisă [Super confuz cu privire la motivul pentru care universul face asta]
- Polarizare – În cărți, acestea arată că lumina oscilează vectorii de câmp electric și vectorii de câmp magnetic
- Efect fotoelectric – Crearea luminii are ceva de-a face cu un electron care revine într-o stare de energie mai mică, nespunând că este singura cale .
Deci, cum se produce lumina? Caut explicații detaliate.
Câteva contexte
Întrebarea a apărut când vorbeam cu prietenul meu despre o ipoteză a mea în care spuneam că dacă Am lansat un foton din, să zicem o torță. Aș putea, sub o anumită marjă de eroare cunoscută, să spun la ce instant fotonul a fost creat, dar conform a ceea ce am auzit de mai multe ori, timpul se oprește la viteza luminii. Deci, orice foton de la „c” nu ar fi experimentat niciodată vreodată. Deci, din perspectiva fotonului, nașterea acestuia nu poate fi definită. Se pare că ajungem la un paradox aici, dacă observ un moment în care fotonul a fost creat, dar fotonul are nici o noțiune de timp , nu are noțiunea de început sau sfârșit. Apoi, am încercat să extind conceptul ipotezei pentru a spune că poate într-un sens similar, universul nu deține un concept de început sau sfârșit. Pe măsură ce experimentăm perspectiva sa, nu putem determina timpul său de naștere folosind matematica noastră care a fost cultivată în tot acest univers și știm, de asemenea, că matematica se descompune atunci când încercăm să rezolvăm ecuațiile pentru t = 0 timp de Big Bang. NOTĂ: Această discuție a fost doar pentru a mă distra, îmi place fizica și îmi place să vorbesc despre univers, totuși, înțeleg că tocmai am enervat pe cineva ignorând o duzină de legi și teoreme despre care încă nu am aflat. Îmi cer scuze!
Mă aștept la o explicație oarecum înăbușită, acum don „Nu mă las prea purtat de asta. Eu sunt un elev de liceu, dar îmi place un pic de mumbo jumbo tehnic, dar îmi cer doar să țin minte că sunt la liceu. Exemplu:
Spuneți că avem o ecuație: x 3 + x 2 -x + 44 = 0 În loc să spuneți gradul de ecuație este 3 poate spune cea mai mare putere din ecuație este 3 .
Răspuns
Vă plimbați în textul întrebărilor, așa că voi aborda titlul, care ar putea atrage o căutare pe Google.
Cum se produce lumina?
Cadrul subiacent al naturii din care ies toate teoriile clasice este mecanic cuantic, bazat pe relativitate specială și pe distanțe mari Relativitatea generală, deși gravitația nu a făcut-o încă au fost cuantificate definitiv (există doar teorii eficiente).
Lumina este un concept de fizică clasic, este descris matematic frumos prin ecuațiile lui Maxwell și apare din schimbări în câmpurile electrice sau magnetice.
Fotonii sunt particule elementare din model standard de particule , iar lumina clasică apare dintr-o confluență de nenumărați fotoni. Radiația electromagnetică (lumina) apare dintr-o suprapunere de fotoni poate fi afișat matematic , pentru cei interesați de electrodinamica cuantică.
Pentru a înțelege cum este produsă lumina trebuie să înțelegeți procesele mecanice cuantice care stau la baza lor, care sunt multe.
Unul se află în tranziții de la niveluri de energie excitate ale stărilor legate atomic sau molecular la un nivel de energie mai scăzut, atunci când există o emisie a fotonului. temperatura unui fir, de exemplu, unde coada bo neagră radiația dy poate avea frecvențe vizibile. Aceasta este lumina care vine de la lămpile cu incandescență, unde temperatura firului este crescută cu tensiunea aplicată până la punctul de incandescență.
Un spectru continuu de fotoni este furnizat de plasma soarelui, unde o mare parte din radiația corpului negru , datorită mișcarea electronilor și a ionilor generează fotoni în domeniul vizibil. Acestea includ împrăștierea comptonului, adică împrăștierea unui foton pe o particulă încărcată și intrarea în partea vizibilă a spectrului.
Un foc are o combinație de fotoni de schimbare a nivelului de energie cu plasma induc fotoni etc.
Modul în care acești fotoni au construit unul câte unul lumina pe care o vedem cu ochii noștri nu este o însumare, așa cum o însumare de cărămizi alcătuiește un perete. Este o suprapunere a funcțiilor de undă mecanică cuantică ale fotonilor
care construiește câmpul electromagnetic clasic cu elementele sale electrice și magnetice proprietățile câmpului. Pătratul conjugat complex al funcțiilor de undă fotonice suprapuse oferă probabilitatea ca un foton să interacționeze la (x, y, z, t) inclusiv în retina ochiului pentru a da impresia de „lumină”.
soluționăm o neînțelegere, spuneți:
Se pare că ajungem la un paradox aici, dacă observ un moment în care fotonul a fost creat, dar fotonul nu are noțiunea de timp, nu are noțiunea de început sau sfârșit
Fotonul nu are creier care să poată conține noțiuni. Este întotdeauna posibil din punct de vedere matematic să definiți transformări de coordonate, dar trebuie să păstrați consistența, nu să amestecați sistemele de coordonate, așa cum faceți introducerea observațiilor în sistemul dvs. de coordonate (în repaus) observând un foton care are un început și un sfârșit, cu un cadru care merge cu viteza fotonului c, unde datorită formei transformărilor Lorenz nu există nicio semnificație în distanțe sau intervale de timp din cauza infinitelor introduse prin transformarea într-un astfel de sistem de coordonate. Voi copia acest răspuns:
Când călătorim cu viteza luminii sau cu viteza foarte foarte foarte aproape de lumină, „NIMIC NU ESTE UTIL pentru a vorbi mai mult despre distanță și timp și, prin urmare, nu mai este nimic util pentru a-i atașa vreun cadru de odihnă, deoarece practic ei (distanța și timpul) nu mai există. Sunt zero și nu sunt utile.
Comentarii
- Doar pentru a clarifica, funcția de undă complexă mecanică cuantică pe care ați arătat-o conține 2 alte funcții E < sub > T < / sub > și B < sub > T < / sub > care sunt în termeni de vector r și t. Reprezintă câmpuri electrice și magnetice variabile în timp, nu?
- În plus, acele lucruri de relativitate specială pe care le-ai menționat la final, au clarificat de ce mă înșel, dar Jeez! Am multe de studiat în următorii ani.
- Da, funcția complexă are o medie E și o medie B în funcție de cele patru vectro (r, t) și de aceea E și B apar atunci când se suprapun o mulțime de fotoni și se ia conjugatul complex pătrat al funcției de undă totală.
Răspuns
Voi încerca să răspund la întrebarea principală.
Ce este lumina
Clasic, lumina este considerată a fi o undă electromagnetică, ceea ce înseamnă că are o electrică și una magnetică componentă. Fiecare componentă este perpendiculară pe cealaltă și pe direcția de propagare (a luminii), după cum puteți vedea aici !
Natura mecanică cuantică de lumină
Este important să înțelegem că o caracteristică cheie a mecanicii cuantice este cuantizarea. Energia este cuantificată, are o natură discretă, nu este continuă. Cuanta câmpului electromagnetic este fotonul. Într-un sistem cuantic (de exemplu, un atom), nivelurile de energie sunt, de asemenea, cuantificate. Un atom nu poate avea energie, poate avea doar o cantitate specifică de energie. Aruncați o privire la aceasta ! Acum să luăm două niveluri de energie ale unui atom, $ | 1 > $ și $ | 2 > $. Acest prim nivel de energie a asociat o stare de energie mai mică, să numim $ E_ {1} $, iar a doua are o stare de energie mai mare, $ E_ {2} $. Să spunem că atomul este primul în starea $ | 1 > $, acum a excita atomul înseamnă a forța tranziția de la $ | 1 > $ la $ | 2 > $. Pentru aceasta, îi oferim atomului o cantitate de energie egală cu diferența dintre cele două state ($ E_ {2} -E_ {1} $). Deoarece acum atomul are o stare de energie mai mare, acesta va reveni în cele din urmă la cel inferior deoarece fiecare sistem fizic tinde spre starea de energie cea mai scăzută posibilă. un foton de lumină (dacă tranziția este radiativă). Energia fotonului este dată de diferența dintre cele două niveluri de energie, după cum puteți vedea aici . $$ h \ nu = E_ {2} -E_ {1} $$ Un nucleu excitat va emite, de asemenea, lumină ca radiație gamma. Un mod diferit de a produce lumină este prin anihilarea materiei cu antimaterie.De exemplu, dacă un electron întâlnește un pozitron, ei vor forma un sistem instabil numit pozitroniu și apoi vor anihila în cele din urmă emitând doi fotoni gamma. De asemenea, dacă particulele încărcate sunt accelerate, ele emit radiații electromagnetice. În special, atunci când particula încărcată este decelerată, radiația emisă se numește radiație Bremsstrahlung . Mai multe despre acest aici și aici .
Editați
Câmpurile electrice și magnetice sunt de fapt două aspecte ale aceluiași lucru. Un câmp magnetic văzut dintr-un cadru de referință inerțial poate fi văzut ca o combinație de câmpuri electrice și magnetice dintr-un alt cadru de referință inerțial. Puteți efectua această transformare de la un cadru inerțial la altul utilizând transformarea Lorentz .
Polarizarea luminii este o proprietate care vă arată cum componentele de câmp oscilează. Această imagine vă poate ajuta să o vizualizați.
Efectul fotoelectric are loc atunci când fotonii suficient de energici sunt incidenți asupra unui material. Efectul constă în emisia de electroni din material. Ceea ce se întâmplă atunci când este emis un fotoelectron este că absoarbe toată energia fotonului și scapă din atom. Energia cinetică a fotoelectronului este dată de diferența dintre energia fotonului și munca care trebuia făcută pentru a elimina fotoelectronul din atom: $$ K = h \ nu- \ phi $$
Comentarii
- @annaV a abordat deja miezul întrebării (Funcția complexă a undelor cuantice), dar ați oferit doar o perspectivă asupra conceptelor menționate în întrebare care ar putea fi utilă și celorlalți.
- Aș sugera să introduceți de fapt imaginile în postarea dvs. și să furnizați un rezumat al principalului punct pe care încercați să-l transmiteți într-o cotare generală atunci când furnizați un link către site-uri web externe. Link-urile tind să expire și să devină învechite, deci un rezumat rapid, oferind în același timp unul, va oferi citirii o perspectivă asupra punctului dvs. și, de asemenea, vă va asigura punctul în cazul în care linkul expiră.