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Wenn ein Lichtstrahl (etwa) von der Erdoberfläche nach außen im Weltraum projiziert wird. Die Bedingung ist, dass es bis unendlich keine Behinderung gibt (es reist nur im Vakuum). Meine Frage ist, wie weit kann dieser Lichtstrahl gehen?
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Anstelle eines Lichtstrahls Wenn ich einen Laserstrahl mit denselben Bedingungen betrachte, wie weit kann a Laserstrahl gehen?
Vergleichen Sie beide Situationen.
Und stoppt das Licht (Lichtstrahl und Laserstrahl) nach einer gewissen Entfernung oder hat kein Ende ?
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- Ich bin mir nicht ganz sicher, warum ‚ ein Kopfgeld ist. Die Antwort von iantresman beantwortet die Frage recht gut.
- Ich stimme w / @ HDE226868
- Mögliche Duplikate zu: physics.stackexchange.com / q / 18555/2451 , physics.stackexchange.com/q/105980/2451 und Links darin.
- Is Ihre erste Frage ist im Wesentlichen eine geringfügige Variante davon: Wie viel Prozent des Lichts eines Sterns im Zentrum des Universums erreichen direkt den Rand des Universums?
- Nach meiner Antwort einschließlich Dieser Cartoon wurde upvoted, downvoted, markiert und gelöscht. Ich möchte dies als Kommentar mit Ihnen teilen. Frohe Weihnachten euch allen.
Antwort
Theoretisch das Photon (oder der Photonenstrahl dort) wirklich kein Unterschied) kann eine unendliche Strecke zurücklegen und sich die ganze Zeit mit einer Geschwindigkeit von $ c $ fortbewegen.
Da Photonen Energie enthalten, ist $ E = h \ nu $, dann Energieeinsparung erfordert, dass das Photon nur durch Wechselwirkung (z. B. Absorption in einem Atom) zerstört wird. Es gibt nichts, was das Photon nach einiger Entfernung einfach zum Stoppen bringen könnte, es kann nur über gestoppt werden eine Art Interaktion.
Beachten Sie, dass ein Teil des Lichts, das wir von sehr weit entfernten Galaxien sehen, einige Milliarden Jahre alt und gereist ist Viele Yottameter , um hierher zu gelangen. Wären sie nicht von Hubble-Weltraumteleskop absorbiert worden? , hätten sie ihren Weg durch unsere Galaxie fortgesetzt (bis etwas anderes sie aufhielt).
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- Das ‚ ist übrigens so ein faszinierender Gedanke … Dass all diese Dinge so lange gereist sind Zeit, uns zu erreichen … (‚ nicht einmal anfangen diese mythischen Überlegungen mit Gesprächen über Absorption und Re Emission zu verderben)
- Ja, aber der Punkt ist, dass derjenige, den wir sehen, möglicherweise nicht alle so weit gereist ist: P
- Könnte der Downvoter erklären, was er denkt falsch mit meinem Beitrag?
Antwort
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Ein Photon wird sich mit der Geschwindigkeit fortbewegen von Licht „bis blockiert. Aus der Geschwindigkeit und der verstrichenen Zeit können Sie berechnen, wie weit sich das Licht bewegen wird.
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Laserlicht besteht aus mehr als einem Photon „in Phase“, das genau das gleiche hat Eigenschaft in dieser Hinsicht als einzelnes Photon.
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- Hat Licht nach einiger Entfernung einen STOP?
- Nur wenn es mit etwas anderem interagiert, dh. wird absorbiert, nachdem ein Atom oder ein anderes Teilchen getroffen wurde. Andernfalls gibt es keinen Grund, einfach zu verschwinden.
- Es gibt ‚ nicht nur keinen Grund, einfach zu verschwinden, es kann sogar nicht einfach verschwinden, weil dies der Fall wäre die Energieerhaltung verletzen.
- Es kann erwähnenswert sein, dass der Raum kein Vakuum ist, sondern ein dünnes Plasma, das mit dem Photon interagieren und es daran hindern kann, sich ins Unendliche zu bewegen.
- @iantresman Bitte erläutern Sie oder geben Sie eine Quelle an, um den Raum als dünnes Plasma zu betrachten. Ich bin mir der Quantenschaumnatur des Vakuumzustands bewusst. Beziehen Sie sich darauf ‚? Celtschk – das Photon kann verschwinden, solange es dies sehr kurz tut;)
Antwort
Beachten Sie, dass es Es ist richtig, dass ein Photon in einer unendlichen Zeit eine unendliche Entfernung zurücklegen kann, aber keinen gewünschten Punkt im Universum erreichen kann .
Dies wird durch die Expansion des Universums verursacht, was auch dazu führt, dass wir keine Informationen außerhalb des beobachtbaren Universums empfangen können.
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- Ich ‚ habe gehört, dass dies als “ Kommunikationshorizont „; Der Wikipedia-Artikel nennt es derzeit einen zukünftigen Horizont .
- Wahrscheinlich gibt es mehrere Möglichkeiten, es zu nennen. Ich bin kein Muttersprachler, daher weiß ich ‚ nicht genau,
Antwort
Eine kleine Ergänzung zu den anderen Antworten: Es stimmt zwar, dass das Licht niemals aufhört, wenn es nichts trifft, aber es wird jedoch rot verschoben und somit weniger energetisch aufgrund der Expansion des Universums. Zum Beispiel besteht der kosmische Mikrowellenhintergrund aus Photonen, die bei der Bildung der Atome emittiert wurden. Damals betrug die Temperatur des Universums jedoch etwa $ 3000 \, \ rm K $ (ungefähr die Schmelzpunkt von Eisen), während der kosmische Mikrowellenhintergrund heute eine Temperatur von nur 2,7 K $ hat. Die Photonen, die wir im CMB sehen, haben sich also mehr als 13 Milliarden Jahre lang bewegt, ohne zu verschwinden, jedoch haben sie sich in der Frequenz von verschoben sichtbares Licht bis hinunter zu Mikrowellen.
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- Bedeutet dies, dass einzelne Photonen Energie verlieren? Oder ist es eher die abnehmende Anzahl von Photonen, die re ach uns, was zu weniger energetischer Strahlung führt?
- @Aziraphale Die einzelnen Photonen verlieren Energie (siehe viele verwandte Fragen / Antworten auf dieser Seite, wie dies mit Energieeinsparung usw. zusammenhängt)
li> Die Photonen ‚ verlieren keine Energie oder ‚ werden rotverschoben ‚. Im Restrahmen, in dem sie emittiert wurden, haben sie immer noch ihre ursprüngliche Energie. Wenn wir ihre Absorption in einem anderen Ruhezustand messen (z. B. indem ‚ ‚ sieht), werden wir sie als rotverschoben wahrnehmen.
Antwort
Vorausgesetzt, es gibt nichts, mit dem das Photon interagieren könnte (dh wir betrachten es im Vakuum), ist der mittlere freie Pfad unendlich; Das heißt, es wird für immer in eine bestimmte Richtung weiterreisen. Es gibt nichts, was den Weg des Photons aufhalten könnte. Daher wird es willkürlich weit gehen. Unabhängig davon, ob Sie ein einzelnes Photon oder einen Laser haben, ändert sich die Antwort nicht.
Die Tatsache, dass Photonenlinien niemals enden, manifestiert sich in einer anderen relevanten Tatsache. Wenn Sie die Intensität $ I $ des Lichts betrachten Auf einer Kugel mit dem Radius $ r $ von einer Punktquelle entfernt fällt die Intensität als $ 1 / r ^ 2 $ ab. Genauer gesagt, wenn $ P $ die Potenz dieser Quelle ist, dann ist $ I (r) = \ frac { P} {4 \ pi r ^ 2}. $ Das $ 4 \ pi r ^ 2 $ im Nenner ist nur die Oberfläche der Kugel.
Sie denken vielleicht, dass dies relativ trivial ist, aber tatsächlich , es ist eigentlich eine ziemlich tiefe Tatsache. Wir wissen aus der Arbeit des 20. Jahrhunderts, dass es Teilchen gibt, die Photonen ähnlich sind, aber einige Unterschiede aufweisen. Eines davon ist das $ Z $ -Boson. Im Gegensatz zum masselosen Photon ist das $ Z $ -Boson massiv. Seine Masse beträgt ungefähr 91 GeV / c ^ 2 $, was ungefähr 97-mal so massereich ist wie ein Proton. Wenn Sie die entsprechende Analyse für $ Z $ -Bosonen durchgeführt haben, würden Sie feststellen, dass sie zerfallen und die Zerfallslänge in der Größenordnung von $ 10 ^ {- 18} m $ liegt. Ein $ Z $ -Boson bewegt sich im Durchschnitt nur umher Dies führt zu einer anderen funktionellen Form für die obige Intensität, die eine exponentielle Dämpfung aufweist. Tatsächlich entspricht diese Masse im Wesentlichen der Untersuchung von Photonen in einem Medium, das Dissipation liefert (z. B. innerhalb eines Supraleiters).
Die Tatsache, dass das Photon nicht dasselbe Schicksal erleidet, ist wirklich eine Folge seiner Masselosigkeit. Es gibt viele mögliche Grenzen für die Photonenmasse. Nur die Tatsache, dass wir Photonen aus sehr großer Entfernung sehen, liefert natürlich eine (ziemlich starke) Obergrenze für die Photonenmasse, obwohl dies vielleicht etwas trügerisch ist, da es bestimmte ungewöhnliche Modelle gibt, die diese starke Grenze vermeiden.Die robustesten, modellunabhängigsten Grenzen, die wir bisher haben, sind ungefähr $ 10 ^ {- 14} eV / c ^ 2 $, dh ein Faktor von ungefähr $ 10 ^ {23} $ niedriger als die Protonenmasse.
Antwort
Ein Lichtstrahl oder ein Laserstrahl stoppt nicht, bis er ein Hindernis erreicht.
Wenn ja Kein Hindernis, das Licht wird NIEMALS aufhören. Es hat kein Ende.
Antwort
Ob es sich um einen Strahl oder einen Lichtstrahl handelt, Photonen bewegen sich weiter, bis sie absorbiert werden. Photonen können nicht anhalten, weil sie sich mit einer konstanten Geschwindigkeit, der Lichtgeschwindigkeit, fortbewegen, d. H. Sie können nicht beschleunigen oder verlangsamen. Ihre Wellenlängen ändern sich jedoch im Laufe der Zeit aufgrund der Expansion des Universums, dh ihre Wellenlängen werden größer und verlieren Energie als solche, weil $ E _ {\ gamma} $ und $ \ lambda $ umgekehrt proportional sind,
$ E _ {\ gamma} = \ frac {hc} {\ lambda} $.
Antwort
Ein „Lichtstrahl „muss als“ Photon „geantwortet werden, da es sich hier um Physik handelt.
In diesem Fall gibt es zwischen einem einzelnen Photon und einem Laserstrahl keinen Unterschied. Jedes Photon setzt seine Reise fort, bis es gestoppt ist. Jedes einzelne Photon ist von anderen „nicht zu unterscheiden“ (in dem Sinne, dass sie sich innerlich nicht unterscheiden). Die Photonen eines Laserstrahls haben nur das gleiche Energieniveau und bewegen sich in die gleiche Richtung (unter der Annahme eines perfekten Lasers), dies ist jedoch für die Frage nicht von Bedeutung.
Ein Photon kann nur durch Wechselwirkung gestoppt werden damit mit genug Energie. Wenn die Wechselwirkung von geringerer Energie ist oder ein Gravitationsfeld ist, wird das Photon abgelenkt, bewegt sich aber weiter.
Und macht das Licht (Lichtstrahl) und Laserstrahl) stoppt nach einer gewissen Entfernung oder hat kein Ende?
Ich denke, Sie möchten wissen, ob ein Photon sich außerhalb des Universums bewegen kann . Wenn ein Photon die Grenze des Universums erreicht, setzt es seine Reise fort und erweitert das Universum selbst!
Antwort
Newtons erstes Gesetz besagt, dass ein Teilchen eine konstante Geschwindigkeit hat, es sei denn, eine äußere Kraft wirkt auf es. Das Photon hat keine Masse, aber dennoch gilt das erste Gesetz im Fall von Licht.
- Wenn ein Lichtstrahl (etwa) von der Erdoberfläche nach außen im Weltraum projiziert wird. Voraussetzung ist, dass er bis unendlich (es bewegt sich nur im Vakuum). Meine Frage ist, wie weit kann dieser Lichtstrahl gehen?
$$ x = vt $$
In diesem Fall ist $ c = v $, wobei $ c $ die Lichtgeschwindigkeit ist, die sich in einem Vakuum bewegt (eine Konstante) und $ t $ scheinen $ \ rightarrow \ infty $ Sekunden zu sein, basierend auf den Informationen in Ihrer Frage.
Die Entfernung, die das Licht zurücklegt, hängt von der Zeit ab, für die es sich bewegt, weil $ c $ ist Konstante in einem Vakuum, das impliziert:
$$ x \ rightarrow \ infty $$
- Anstelle einer Lichtstrahl, , wenn ich einen Laserstrahl unter den gleichen Bedingungen, wie weit kann dann ein Laserstrahl gehen?
Wie bei 1.
Vergleichen Sie beide Situationen.
Einer ist ein Lichtstrahl, der sich unendlich in a bewegt Vakuum und das andere sind mehrere kohärente Lichtstrahlen, die sich unendlich in einem Vakuum bewegen.
Antwort
Die Entfernung, die ein Teilchen zurücklegen kann wird teilweise durch seine Masse festgelegt.
Wenn das Teilchen eine Masse von weniger als 7 eV hat, kann es das Universum ohne Dämpfung durchqueren.
Kommentare
- Möchten Sie näher erläutern, wie Sie zu diesem Schluss gekommen sind?
- Was ist „, das “ das Universum kreuzt?
- Und wie können Sie “ “ ein Partikel abschwächen?