Hur ska man förklara ljus?
Hej alla pluggakutare! JAg vänder mig hit efter två dagars misslyckat sökande kring hur ljus uppstår och vad det är. JAg fattar att det kan förklaras som elktromagnetsika vågor eller som en typ av rörelse av fotoner, men nr jag ska försöka förstå mer går jag helt vilse i alla processer. Det kan vara något om elektroner som hoppar mellan olika skal och på så vis får lika energi vilket frigör fotoner som gör att vi på något sätt uppfattar ljus. Men någon stans läste jag något om att fotonerna också vår i vågor, som de elektromagnetiska vågorna, som att de vore delar av de men fattar noll. Och hur bildas ens en elektromagnetisk våg från exempelvis solen? Hur en glödlampa lyser är inte så svårt men hur solen lyser ör mycket svårare att fatta. Och hur det ljust når oss. Låter lite dumt, och jag förstår att det är med hjälp av vågorna men HUR uppstår vågorna? annat än att det är energi som frigörs vid fission i solen? DEt känns som att det är så mycket pusselbitar som liksom saknas och inget hänger ihop.
Jag hade verkligen varit oändligt tacksam om någon kunde hjälpa mig förstå detta. Är på gränsen till vansinne snart haha
Du är i gott sällskap!
Just när man börjar tala om fotoner, elektromagnetisk strålning och andra liknande fenomen börjar man komma in på kvantfysik. Det finns något som kallas våg-partikeldualitet, och i sammanhanget elektromagnetisk strålning betyder det att denna uppvisar både våg- och partikelegenskaper. Exempelvis är det vida känt att elektromagnetisk strålning ger upphov till interferensmönster (om man lyser på t.ex. ett diffraktionsgitter). Detta skulle vara karaktäristiskt för en våg.
Emellertid vet vi att elektromagnetisk strålning dessutom har partikelegenskaper, t.ex. i den fotoelektriska effekten. Einstein beskrev denna genom att postulera fotoner, en slags partikel. Energin hos en foton kan enligt Einstein bestämmas med hjälp av dess frekvens och Plancks konstant h. Detta kan ju tyckas vara lite mystiskt, för hur kan en partikel ha en frekvens? Det är en fråga som jag tyvärr inte kan besvara; i själva verket tror jag inte att någon kan svara på det.
Den bästa modellen för att beskriva ljus är den kvantmekaniska modellen. Kvantmekanik är till allas bestörtning extremt komplicerat så det är svårt att täcka här.
Så vad är kontentan av denna utläggning? Att det är väldigt komplicerat. Jag vet inte heller riktigt vad ljus är.
Men för att ge ett kort svar på hur solen lyser kan vi nog säga att det är elektronernas excitation som ger upphov till ljuset vi ser. Då elektronerna i atomerna i solen excitares (genom de hiskeligt höga temperaturerna) så exciteras dessa. Då dessa sedan återgår till sina icke-exciterade tillstånd utsänds fotoner av en frekvens som motsvarar energihoppet mellan energinivåerna för elektronen. Detta uppfattar vi som ljus.
KlmJan skrev:
Hur en glödlampa lyser är inte så svårt men hur solen lyser ör mycket svårare att fatta.
Det är samma sak: glödlampan glöder, solen också (lite varmare bara, typ 6000 grader).
Tack för din hjälp! Det finns mycket du nämnde som jag har läst om, som våg-partikeldualiteten och det med hur fotoner frigörs. Nu kommer jag med en jobbig följdfråga, som kanske inte ännu har ett svar, men är då fotonpartiklarna och de elektromagnetiska strålningarna två helt olika sätt Ljus kan uppstå på? Eller kan man säga att fotoner är som mindre delar av en elektromagnetisk våg? frör vissa säger att en foton är något linjärt medan vissa illustrerar fotoner som vågor, likt de elektromagnetiska vågorna, samt att man använder ordet frekvens, jag uppfatattar det som vågor då.
Och en till fråga: ÄR det alltså enbart fotoner som sprider solens ljus? Inga elektromagnetiska vågor?
Pieter Kuiper skrev:KlmJan skrev:
Hur en glödlampa lyser är inte så svårt men hur solen lyser ör mycket svårare att fatta.Det är samma sak: glödlampan glöder, solen också (lite varmare bara, typ 6000 grader).
haha, ja, men jag ville bara få för mig att när tråden i glödlampan lyser har det med det elektromagnetiska fältet runt själva ledningen att göra. Och att "motståndet" i själva glödtråden gör att det blir varmt och att den tillslut börjar glöda. Men detta kanske är fel? Det var bara något jag vill minnas sedan tidigare läsår.
KlmJan skrev:Tack för din hjälp! Det finns mycket du nämnde som jag har läst om, som våg-partikeldualiteten och det med hur fotoner frigörs. Nu kommer jag med en jobbig följdfråga, som kanske inte ännu har ett svar, men är då fotonpartiklarna och de elektromagnetiska strålningarna två helt olika sätt Ljus kan uppstå på? Eller kan man säga att fotoner är som mindre delar av en elektromagnetisk våg? frör vissa säger att en foton är något linjärt medan vissa illustrerar fotoner som vågor, likt de elektromagnetiska vågorna, samt att man använder ordet frekvens, jag uppfatattar det som vågor då.
Och en till fråga: ÄR det alltså enbart fotoner som sprider solens ljus? Inga elektromagnetiska vågor?
Det är detta som är så väldigt konstigt med ljus. Ljus är "både" partiklar och elektromagnetiska vågor. Det går inte riktigt att skilja på dessa begrepp. I vissa modeller är det bättre att beskriva ljuset som en elektromagnetisk våg, och i andra modeller måste man beskriva det som en partikel (t.ex. för att beskriva den fotoelektriska effekten).
KlmJan skrev:vissa säger att en foton är något linjärt medan vissa illustrerar fotoner som vågor, likt de elektromagnetiska vågorna, samt att man använder ordet frekvens, jag uppfatattar det som vågor då.
Jag insåg nu att du skrev att du inte hade en förklaring för det så jag ber om ursäkt för det, men det var mer en öppen fråga som jag inte riktigt förväntade mig ett svar på.
naytte skrev:KlmJan skrev:Tack för din hjälp! Det finns mycket du nämnde som jag har läst om, som våg-partikeldualiteten och det med hur fotoner frigörs. Nu kommer jag med en jobbig följdfråga, som kanske inte ännu har ett svar, men är då fotonpartiklarna och de elektromagnetiska strålningarna två helt olika sätt Ljus kan uppstå på? Eller kan man säga att fotoner är som mindre delar av en elektromagnetisk våg? frör vissa säger att en foton är något linjärt medan vissa illustrerar fotoner som vågor, likt de elektromagnetiska vågorna, samt att man använder ordet frekvens, jag uppfatattar det som vågor då.
Och en till fråga: ÄR det alltså enbart fotoner som sprider solens ljus? Inga elektromagnetiska vågor?
Det är detta som är så väldigt konstigt med ljus. Ljus är "både" partiklar och elektromagnetiska vågor. Det går inte riktigt att skilja på dessa begrepp. I vissa modeller är det bättre att beskriva ljuset som en elektromagnetisk våg, och i andra modeller måste man beskriva det som en partikel (t.ex. för att beskriva den fotoelektriska effekten).
Så det bara är liksom. Det finns ingen tydlig förklaring. Betyder det att alla ljuskällor både kan sprida ljus genom elektromagnetiska vågor och genom fotoner och att det bara beror på hur man ser på det hela?
Det finns ingen tydlig förklaring.
Det finns kvantmekaniska modeller för vad ljus är men dessa är väldigt komplicerade. Kvantmekanik i sig är ett mycket svårt område och det finns bara ett fåtal människor på planeten som förstår det ordentligt.
Betyder det att alla ljuskällor både kan sprida ljus genom elektromagnetiska vågor och genom fotoner och att det bara beror på hur man ser på det hela?
Ljus är varken en våg eller en partikel, det är något mellanting. I vissa sammanhang beter det sig som en våg (t.ex. uppvisar interferens) men i andra fall agerar det som en partikel (t.ex. i den fotoelektriska effekten).
Ok, tack så jättemycket för all din hjälp! Verkligen. Det var så svårt att förstå innan men nu har jag ändå fått en hel del klarhet i det hela, trots att det är en del stora mysterium som förblir oförklarade, men det är jag inte förvånad över med tanke på att det, som du säger, är väldigt avancerat. Så tack ytterligare en gång för din hjälp!
Här är för övrigt ett stycke om just detta ur en bok jag råkar läsa just nu:
naytte skrev:Här är för övrigt ett stycke om just detta ur en bok jag råkar läsa just nu:
Den här figuren är inte en bra framställning.
Det vanliga experimentet med röntgenspridning är röntgendiffraktion och det är elastisk spridning (Braggs lag osv, vågkaraktär). Där har man inga elektroner som får kinetisk energi.
Experimentet som visar att fotoner har rörelsemängd (partikelkaraktär) är Comptonspridning, inelastisk röntgenspridning. Det är inte speciellt för grafit (det går också med aluminium osv), och det är inte så att det kommer ut särskilt många elektroner från baksidan.
