Hur går en foton till hastigheten av ljus så snabbt?

Så lägger du till undertexter till dina videoklipp (Juni 2019).

Anonim

Inte bara sprider en foton bokstavligen ut ur ren ingenting, men det, så snart det är födt, bultar bort på 300 miljoner meter per sekund. Nej, det accelererar inte, det existerar inte eller det gör det, och om det gör det, kollar det alltid med ljusets hastighet tills det återvänder till ingenting när det absorberas.

Fotoner accelererar inte, men reser redan vid 300 miljoner meter per sekund när de släpps ut. (Fotokredit: Pexels)

En fotons födelse

Elektroner bor i atomer i olika energinivåer. När vi exciterar elektroner genom, till exempel, i fallet med en glödlampa, värmer volframatomen, höjer vi dem till högre energinivåer. Naturen söker dock stabilitet; elektroner abhor klättrar till högre nivåer. För att uppnå stabilitet faller elektronerna tillbaka till sina ursprungliga eller till och med lägre nivåer. När en elektron gör detta nedåtgående spridning, avger emellertid en foton. När miljontals elektroner samtidigt sänks ner till lägre nivåer släpper tungstenen en massiv ström av fotoner.

Så, i princip, ljus eller en foton är född när en elektron övergår från en högre energinivå till en lägre energinivå. Däremot frågar författaren:

Om du skulle kika inuti en atom, skulle du hitta en dold armé av oräkneliga fotoner, redo att hysa på elektronens kommando?

Tja, nej. Elektronen hoppar till en lägre energinivå eftersom den kräver stabilitet, och för att uppnå det måste den förlora den energi som tvingade den att klättra i första hand. Som artikeln förklarar:

Universum, till skillnad från värmeenergi, kan inte slösa denna organiserad energi; det måste sätta den extra energin till viss användning. Resultatet är den momentana skapandet av en foton; det dyker upp i existens ut ur ren ingenting, vad som än är.

Hur fotoner skapas. (Foto Credit: Brighterorange / Wikimedia Commons)

Den utsända foton händer bara att resa eller reser redan på 300 miljoner meter per sekund. Det accelererar inte från 0 m / s till 300 miljoner m / s direkt. Vissa kan tillskriva denna excentricitet till en fotons fullständiga brist på massa, men det här är inte sant. När en fri neutron sönderfallar sig till en proton, skapar en elektron och en anti-neutrino i processen, observeras det också att den elektron som emitteras uteslutande förblir av ren väsen, att den redan är färdig med en fast hastighet. Det accelererar inte, trots att man har massa. Så, vad i världen pågår?

En bättre förståelse uppnås när vi tittar på en foton - och en elektron, för den delen - inte som en stel orb, inte som en partikel utan som en våg, som en krusning i en damm.

Photonen som en våg

Elektroner som beter sig som vågor som de, efter att de lanserats genom två slitsar, ritar ett interferensmönster, väldigt fingeravtryck av vågor, på en skärm framför dem.

En elementär partikel kan anses vara en störning eller excitation i dess motsvarande vågfält. Så medan en elektron är en störning eller excitationen av elektronfältet är en foton en störning eller excitation av det elektromagnetiska fältet. Det är en krusning i den elektromagnetiska dammen. Tänk nu på att krusningar i en damm inducerad av en sten som kastas i det, inte accelererar; de börjar inte som orörliga och förstärker hastigheten gradvis. I stället utstrålar de utåt så snart stenen rör vattnet. Fotonen eller den elektromagnetiska vågen reser redan vid 300 miljoner meter per sekund, för det är hur vågorna beter sig!

(Fotokredit: Pixabay)

Om du finner det här absurt, oroa dig inte, du är inte ensam. Absurten härrör från det faktum att vi tenderar att misstänka kvantmekaniska partiklar för vardagliga föremål av massa m, vilka när de utsätts för en kraft F accelereras av en m / s² . Kvantmekaniska partiklar är dock allt annat än vardagliga föremål; De är olikt som vi hittills stött på. Även Nobelprisvinnaren och ett av de mest briljanta sinnen i det förra århundradet, Richard Feynman, trots att han var en pionjär inom Quantum Electrodynamics (QED), musade: "Om du tror att du förstår kvantmekanik förstår du inte kvantmekanik .”