Du vandrar i frågorna, så jag tar bara upp titeln, som kan locka en google-sökning.

Hur produceras ljus?

Det underliggande ramverket för naturen som alla klassiska teorier kommer från är kvantmekaniskt, baserat på speciell relativitet och för stora avstånd Allmän relativitet, även om gravitationen ännu inte har slutgiltigt kvantiserats (endast effektiva teorier finns).

Ljus är ett klassiskt fysikbegrepp, det beskrivs matematiskt vackert av Maxwells ekvationer, och det härrör från förändringar i elektriska eller magnetiska fält.

Fotoner är elementära partiklar i standardmodell för partiklar , och klassiskt ljus framträder från sammanflödet av otaliga fotoner. Den elektromagnetiska strålningen (ljus) kommer från en superposition av fotoner kan visas matematiskt , för dem som är intresserade av kvantelektrodynamik.

För att förstå hur ljus produceras måste man förstå de underliggande kvantmekaniska processerna, som är många.

Man befinner sig i övergångar från exciterade energinivåer i atom- eller molekylära bundna tillstånd till en lägre energinivå, när det finns en emission av en foton. Exciteringsenergin till att börja med kan vara enstaka andra fotoner, eller till energi som tillförs av en tråds temperatur, till exempel där svansen på svart bo dy strålning kan ha synliga frekvenser. Detta är ljuset som kommer från glödlampor, där trådens temperatur ökas med den applicerade spänningen till glödpunkten.

Ett kontinuerligt spektrum av fotoner levereras av solens plasma, där en stor del av t den svarta kroppsstrålningen , på grund av rörelse av elektroner och joner genererar fotoner i det synliga området. Dessa inkluderar comptonspridning, dvs spridning av en foton på en laddad partikel och in i den synliga delen av spektrumet.

En eld har en kombination av energinivåförändringsfotoner med plasma inducerar fotoner osv.

Det sätt som dessa fotoner byggde upp en efter en det ljus som vi ser med våra ögon är inte en summering, som en summering av tegelstenar utgör en vägg. Det är en superposition av kvantmekaniska vågfunktioner för fotonerna

som bygger upp klassiskt elektromagnetiskt fält med sitt elektriska och magnetiska fältegenskaper. Den komplexa konjugerade kvadraten hos de överlagrade fotonvågfunktionerna ger sannolikheten för att en foton interagerar vid (x, y, z, t) inklusive i ögats näthinna för att ge intrycket av ”ljus”.

Till ta itu med ett missförstånd, du säger:

Vi verkar nå ett paradox här, om jag observerar en tid då foton skapades men foton inte har något begreppet tid, det har ingen uppfattning om en början eller ett slut

Fotonen har ingen hjärna som kan innehålla uppfattningar. Det är alltid matematiskt möjligt att definiera koordinattransformationer, men man måste behålla konsekvens, inte blanda ihop koordinatsystem, medan du gör inför dina observationer i ditt koordinatsystem (i vila) observera en foton som har en början och ett slut, med ett ramverk som går med fotonhastigheten c, där det på grund av formen av Lorenz-transformationerna inte finns någon mening i avstånd eller tidsintervall på grund av oändligheten som införs genom att transformera till ett sådant koordinatsystem. Jag kommer att kopiera det här svaret:

När vi reser med ljusets hastighet , eller med hastigheten mycket väldigt mycket nära ljuset finns det INGENTING att prata om avstånd och tid längre, och därmed finns det heller inget användbart för att fästa någon vilaram på den, för i princip finns de (avstånd och tid) inte längre. De är noll och inte användbara.

Kommentarer

• Bara för att rensa upp innehåller den kvantmekaniska komplexa vågfunktionen som du har visat innehåller 2 andra funktioner E < sub > T < / sub > och B < sub > T < / sub > som är i termer av r-vektor och t. Det representerar tidsvarierande elektriska och magnetiska fält, eller hur?
• Plus att de speciella relativitetssaker som du nämnde i slutändan klarade varför jag har fel men Jeez! Jag har mycket att studera de närmaste åren.
• Ja, den komplexa funktionen har ett genomsnittligt E och ett genomsnitt B som en funktion av de fyra vektroerna (r, t), och det är därför E och B visas när många fotoner läggs över varandra och det komplexa konjugatet i kvadrat av den totala vågfunktionen tas.

Jag kommer att försöka svara på huvudfrågan.

Vad är ljus

Klassiskt, ljus anses vara en elektromagnetisk våg, vilket innebär att det har en elektrisk och en magnetisk komponent. Varje komponent är vinkelrät mot den andra och mot utbredningsriktningen (av ljus), som du kan se här !

Kvantmekanisk natur av ljus

Det är viktigt att förstå att en nyckelfunktion i kvantmekanik är kvantisering. Energi kvantiseras, den har en diskret natur, den är inte kontinuerlig. Kvantiteten i det elektromagnetiska fältet är foton. I ett kvantesystem (t.ex. en atom) kvantiseras också energinivåerna. En atom kan inte ha någon energi, den kan bara ha en viss mängd energi. Ta en titt på detta ! Låt oss nu ta två energinivåer av en atom, $ | 1 > $ och $ | 2 > $. Denna första energinivå har associerat ett lägre energitillstånd, låt oss kalla det $ E_ {1} $, och det andra har ett högre energitillstånd, $ E_ {2} $. Låt oss säga att atomen är först i $ | 1 > $ tillstånd, nu för att excitera atomen betyder att tvinga övergången från $ | 1 > $ till $ | 2 > $. För detta har vi gett atomen en mängd energi som är lika med skillnaden mellan de två tillstånden ($ E_ {2} -E_ {1} $). Eftersom atomen nu har ett högre energiläge kommer den så småningom att gå tillbaka till den lägre eftersom varje fysiskt system tenderar mot det lägsta möjliga energitillståndet. I denna de-excitation kommer atomen att frigöra den extra energin som en ljusfoton (om övergången är strålande). Fotonens energi ges av skillnaden mellan de två energinivåerna, som du kan se här . $$ h \ nu = E_ {2} -E_ {1} $$ En upphetsad kärna kommer också att avge ljus som gammastrålning. Ett annat sätt att producera ljus är genom förintelse av materia med antimateria.Till exempel, om en elektron stöter på en positron, kommer de att bilda ett instabilt system som kallas positronium och då kommer de så småningom att utplåna emitterande två gammafotoner. Även om laddade partiklar accelereras avger de elektromagnetisk strålning. I synnerhet när den laddade partikeln bromsas upp kallas strålningen som emitteras Bremsstrahlung-strålning . Mer om detta här och här .

Redigera

Elektriska och magnetiska fält är egentligen två aspekter av samma sak. Ett magnetfält sett från en tröghetsreferensram kan ses som en kombination av elektriska och magnetiska fält från en annan tröghetsreferensram. Du kan göra denna omvandling från en tröghetsram till en annan med Lorentz-transformation .

Polarisationen av ljus är en egenskap som berättar hur fältkomponenter svänger. Denna bild kan hjälpa dig att visualisera den.

Den fotoelektriska effekten uppstår när tillräckligt energiska fotoner förekommer i ett material. Effekten består i utsläpp av elektroner från materialet. Vad som händer när en fotoelektron emitteras är att den absorberar all energi från foton och flyr från atomen. Fotoelektronens kinetiska energi ges av skillnaden mellan fotonens energi och det arbete som måste utföras för att ta bort fotoelektronen från atomen: $$ K = h \ nu- \ phi $$

Kommentarer

• @annaV har redan tagit upp kärnan i frågan (The Complex Quantum Wave Function) men du har bara gett en inblick i de begrepp som nämns i fråga som fortfarande kan vara till hjälp för andra.
• Jag föreslår att du faktiskt infogar bilderna i ditt inlägg och ger en sammanfattning av det huvudsakliga som du försöker förmedla i en block citat när du ger en länk till externa webbplatser. Länkar tenderar att upphöra att gälla och bli föråldrade, så en snabb sammanfattning samtidigt som du tillhandahåller en ger både läsningen en inblick i vad din poäng är och säkerställer också din poäng om länken upphör att gälla. >