Odakle dolaze fotoni proizvedeni izvorom svjetlosti?

Opasna Imaginacija Tiha Asimilacija (Lipanj 2019).

Anonim

Ako pogledate unutar svjetiljke ili svjetlosti cijevi, ne biste pronašli skrivenu vojsku nebrojivih fotona spremnih za zasjedu na naredbu prekidača. U slučaju žarulje, najviše što biste pronašli je metalna niti. Dok bi, u slučaju svjetlosti cijevi, pronašli, dobro

,

ništa. Odakle dolaze fotoni? Da li oni proizlaze iz tankih zraka? Zapravo da. Fotoni ne popuštaju iz apsolutno ništa. Evo kako.

Odakle dolaze fotoni? (Foto kredit: Pixabay)

Više energije = Više svjetla

Tungsten filament unutar žarulje sa žarnom niti zagrijava na 2500 stupnjeva Celzijusa kako bi proizveo svjetlost.

Iako smo tisućama godina skloni svjetlu našim hirovima, tek prošlog stoljeća stekli smo sveobuhvatno razumijevanje kako se stvaraju fotoni.

Fotona

Kako se proizvode fotoni. (Foto: Brighterorange / Wikimedija)

Bez obzira na to da li će proizvedena svjetlost biti vidljiva ili nevidljiva, ovisi o frekvenciji elektromagnetskog vala ili energiji fotona. Elektromagnetski spektar može se podijeliti u sedam kategorija. Ljudsko oko može otkriti samo jedan od njih pa se s pravom naziva vidljivim spektrom. Frekvencija elektromagnetnog vala ili fotonske energije izravno je proporcionalna udaljenosti koju je napao elektron.

Kada se elektroni, poput elektrona volframske niti, kreću prema dolje koji se prevodi na frekvenciju koja leži unutar ovog spektra, proizvedeni fotoni su vidljivi. Skokovi u prostor izvan ovog raspona, bilo veći ili manji, proizvest će fotone koji su nevidljivi. Zbog toga ljudsko oko ne može otkriti svjetlo koje proizvodi topla tijela, ali se može otkriti pomoću uređaja prilagođenih niskonfrekventnim infracrvenim valovima. Skoci elektroni koji proizvode ove fotone čine nisu dovoljno velik. Tako je i slučaj s radio valovima koji se prenose i primaju na našim telefonima. Iznad vidljivog spektra nalaze se valovi koji su karakterizirani duljim skokovima, poput ultraljubičastog ili rendgenskog zračenja, valova koje emitiraju zvijezde i druge izrazito visoke energetske pojave, poput kvazara i supernova.

Elektromagnetski spektar.

Ne utječe na to da li se elektroni uzbuđuju tako da ih podvrgavaju toplini ili električnoj energiji; ono što je važno je veličina njihove visine. Ova realizacija nas je dovela da napustimo našu predodžbu da više vrućine odgovara više svjetlosti. Iako je istina, kao što su primjerice zvijezde, to je neučinkovito. Samo zbog toga, žarulje sa žarnom niti - koje gube ogromnu količinu toplinske energije - tragično su neučinkovite u usporedbi s CFL-ovima, što uzbudi i podiže elektrone jednostavnim prolazom struje kroz cijevi koje sadrže pare argona i žive.

Dakle, svjetlost ili foton nastaju kada se elektron prelazi s višeg energetskog nivoa na nižu razinu energije. Međutim, ako biste zavirili u atom, biste li pronašli skrivenu vojsku nebrojivih fotona, spremni za zasjedu na naredbu elektrona?

Pa ne. Kao što je objašnjeno, elektron se skače na nižu razinu energije kako bi postigao stabilnost, odnosno izgubi energiju koja ju je prisilila da se popne na prvo mjesto. Svemir, za razliku od slučaja toplinske energije, ne može trošiti ovu organiziranu energiju; ona mora staviti dodatnu energiju za korištenje nekih. Rezultat je trenutačno stvaranje fotona; doslovno se pojavljuje u postojanju od čistog ničega, što god to bilo.

Ljudi su morbidno znatiželjni: netko bi poželio dublje kopati, ali ovo je najdublje što se može kopati. Pitanje dubljeg "zašto" označava pitanje "zašto su manji objekti privučeni golemim objektima?" Ili "zašto je brzina svjetlosti oko 3, 00, 000 km / s?" Tako gravitacija u osnovi djeluje, a to je brzina kojom elektromagnetski val putuje u vakuumu. Fotoni se stvaraju kada elektroni kreću prijelaz prema dolje jer to funkcionira kvantna elektrodinamika, barem u ovom svemiru. Na razini tako fundamentalnom, fizičari, kao što je rekao Cornellov fizičar David Mermin (iako je maksimum pogrešno dodijeljen Richardu Feynmanu, a ponekad i Paulu Diracu), "zakači i izračunava".