10

Физика света

Не так давно размышлял насчет физических особенностей света и понял, что в моих знаниях имеется существенный пробел.
Погуглив, кое что понял, но осталась пара вопросов, которые не укладываются в моем понимании.

1. С учетом того, что фотон имеет нулевую массу, то как он отражается от предметов.

2. Исходя из первого. Допустим он отражается. Но при контакте с предметом скорость фотона по идее должна упасть до нуля и тогда он должен разрушаться, раз он может существовать на скорости света только.

Кто шарит, поясните необразованному, если не трудно.

Не уверен нужны ли комменты для минусов. ..

Спроси Пикабу

6.6K пост6.1K подписчиков

Правила сообщества

Подпишись на наше сообщество, если тебе понравилась публикация. Или добавь нас в игнор, если нет.

Правила:
1. Задавая вопрос в посте, используйте открытые вопросы (те, которые не предполагают коротких ответов «Да/Нет»)
2. Создавая пост-ответ, убедись, что делаешь это ответом, иначе нам придется вынести пост за несоответствие тематике соо.
3. Подборкам, созданным на основе вопросов пользователей, тут самое место.
4. Посты с призывами поделиться историей, цифрами (пример), картинками, рекомендациями, тоже относятся к тематике соо (если будет перегиб, то пересмотрим данный пункт).
4. В сообществе не место для политики и вопросам по сайту/модерации. Для этого есть профильные сообщества.
5. Не допускаются оскорбления авторов только за наличие вопроса.
6. В сообществе допускается размещение подборок из ответов на вопросы в других постах или постах самого сообщества, только убедитесь, что до вас этого никто не сделал.
7. Предложения по доработке правил и направлению развития сообщества принимаются 24/7.

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
2
Автор поста оценил этот комментарий

1) Импульс фотона меняется скачкообразно, что свойственно квантовым объектам, впрочем что там реально происходит никому не известно. h~dt*dE - один из вариантов неопределенности. Такая неопределенность означает, что на время dt энергия может измениться на dE. В любом случае, никто не знает, как для квантового объект происходит какой-либо процесс, есть только удобное математическое его описание.

2) Скорость фотона по модулю всегда с, в любой системе отсчета, энергия и импульс его определяются частотой.

Поскольку часть энергии перешла зеркалу (давление света), частота фотона уменьшилась.

Еще можно представить его при отражении как стоячую волну.

раскрыть ветку (21)
1
Автор поста оценил этот комментарий
Понятнее мне конечно не стало, но спасибо.
Вот хоть убей, не могу сложить в голове как объект без массы передает энергию. И почему фотоны не пробивают материю если энергию передают...
раскрыть ветку (20)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Не успел отредактировать прошлый коммент. Можете прочесть популярную и хорошо написанную книгу Фейнмана "КЭД - странная теория света и вещества". Короткая и просто написана.

0
Автор поста оценил этот комментарий

Можно зайти с другой стороны. Как волна передает энергию? Возьмем пару заряженных частиц, находящихся в состоянии покоя за счет внешних полей. Теперь каким-либо внешним воздействием сдвинем одну из этих частиц. Ее поле изменилось, а значит и для второй частицы равновесие нарушилось и она получит некоторый импульс.

А теперь вспомним о том, что "знание" о передвижении заряженной частицы передается не сразу, а со скоростью света. И так получается электромагнитная (ЭМ) волна. Масса не передается, но передается энергия за счет изменения поля.

В начале двадцатого века выяснилось, что волны, да и вообще взаимодействия, передаются не непрерывным образом, а некоторыми дискретными порциями (квантами). Для ЭМ волн их назвали фотонами, для волн упругого напряжения (стукнул по твердому предмету) - фононами и т.д..

Если какой-либо предмет под действием волны начал двигаться, в примере выше - частица стала двигаться из-за изменения поля, ее движение частично или полностью компенсирует изменение поля, которое привело к ее движению - она поглощает фотоны, забирая их энергию.

0
Автор поста оценил этот комментарий

Не заметил коротких ответов. Короче, фотон вообще не отражается. Есть атом. Есть ядро. Есть электроны вокруг ядра на разных энергетических уровнях. (На всякий, эн. уровень - это не "расстояние" от ядра). Когда фотон сталкивается с атомом, то он поглощается одним из электронов и тот поднимается на энергетический уровень выше. (При этом фотон исчезает). Затем электрон "падает" обратно на свой прежний энергетический  уровень и переизлучает фотон в другом направлении. Никакого "отскакивания" не происходит.

Второй вопрос в свете вышесказанного вообще отпадает.

Это простой ответ на школьном уровне, к сожалению сложнее без залезания в дебри не объяснить.

раскрыть ветку (4)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Отражение метровых радиоволн так же описывать будете?

0
Автор поста оценил этот комментарий
Спасибо!
Теперь еще понятнее стало!)))
раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий
Это неверный ответ. Поглощение-излучение работает только для фотонов с определенной энергией (можете почитать про спектральные линии), и к отражению от, скажем, зеркала, отношения не имеет.

При отражении проявляет себя именно волновая природа света, поэтому описать процесс с помощью мячиков-фотонов не получится. Не даром теория корпускулярно-волнового дуализма входила в науку со скрипом - лучшие физики не могли ее осознать.  Есть формулы, которые работают, но человеческий мозг просто не приучен визуализировать такие объекты.

0
Автор поста оценил этот комментарий
Это другой процесс, при котором исходный фотон полностью поглощается.

Это не отражение, потому что при поглощении импульс исходного фотона будет потерян, то есть при переизлучении электрон будет "светить" во все стороны.

0
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
А ты разберись с тем, КАК они ее передают. Про орбитали электронные почитай, про лазеры...
раскрыть ветку (3)
Автор поста оценил этот комментарий
Опять же я дилетант, но в моем представлении лазерный луч - это очень сильно сфокусированный поток фотонов, которые летят и встречают препятствие, скорость падает до нуля и по законам физики фотоны распадаются на кванты. Полагаю при этом высвобождается энергия, а раз фотонный поток плотный, то и энергия большая...
Но как же он блин отражается...
раскрыть ветку (2)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Фотон - это уже квант электромагнитной энергии, т.е. это сгусток энергии.


Если взять например солнечный луч и его сильно сфокусировать, то лазерный луч не получится.

Особенность лазерного луча в том, что это поток одинаковых фотонов, с одинаковой частотой и одинаковой энергией. Это достигается благодаря тому что электроны в атомах одного и того же вещества испускают фотоны одной и той же частоты при переходе в стабильное состояние.

И вот благодаря этой одинаковости с лазерным лучом можно делать очень полезные вещи. А плотность потока - приятный бонус. Еще один приятный бонус - это то, что лазерный импульс может быть очень коротким и очень мощным, если электроны переходят из высокоэнергетического состояния в стабильное очень быстро.

0
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Ну и куда идет эта энергия? И как, если уж на то пошло, образуется лазерный луч?
0
Автор поста оценил этот комментарий

У фотона нет массы покоя, это немного другое понятие. То есть фотон не может существовать иначе, кроме как двигаясь со скоростью света. И взвесить ее никак не получится. Масса фотона определяют по его энергии, используя знаменитую формулу Эйнштейна m = E/c2.


Кстати, поскольку масса по формуле Эйнштейна связана с энергией, масса может переходить в энергию. Есть такое понятие как "дефицит масс". Откуда берется тепловая энергия при горении? Тепло возникает благодаря тому что масса продуктов горения меньше массы горючего и кислорода ровно на величину выделившейся энергии, поделенной на квадрат скорости света (опять же, m = E/c2).

Поэтому если электрон поглощает фотон, то масса электрона увеличивается на массу фотона.

раскрыть ветку (8)
Автор поста оценил этот комментарий
Ты несешь какую то дичь.
Массы у фотонов нет вообще и формула Эйнштейна у тебя записана не правильно.
раскрыть ветку (7)
0
Автор поста оценил этот комментарий

А как правильно написать формулу Эйнштейна?

раскрыть ветку (6)
Автор поста оценил этот комментарий
Е=мс^2+Р
раскрыть ветку (5)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Что обозначает "P" в этой формуле?


E^2 = (m0c^2)^2 + (pc)^2 - общая формула, а для фотона E = pc = mc^2.

Обратное m = E/c^2 не вполне корректно, но в первом приближении работает.

раскрыть ветку (4)
0
Автор поста оценил этот комментарий
раскрыть ветку (3)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Разницу между чем и чем?


E^2 = (m0c^2)^2 + (pc)^2 => E^2 - (pc)^2

Не могу понять, что это такое.


Пожалуйста сформулируйте четче свою позицию.

раскрыть ветку (2)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Как ты из этого

E^2 = (m0c^2)^2 + (pc)^2

получил это

E = pc = mc^2?

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий
Через m0 = 0. Для научно-популярного объяснения этого достаточно. 4-вектор энергии-импульса - это уже перебор в данном случае.
Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку

Темы

Политика

Теги

Популярные авторы

Сообщества

18+

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Игры

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Юмор

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Отношения

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Здоровье

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Путешествия

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Спорт

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Хобби

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Сервис

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Природа

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Бизнес

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Транспорт

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Общение

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Юриспруденция

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Наука

Теги

Популярные авторы

Сообщества

IT

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Животные

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Кино и сериалы

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Экономика

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Кулинария

Теги

Популярные авторы

Сообщества

История

Теги

Популярные авторы

Сообщества