¿Fotones tiene aceleración?

Question

Fotones viajan a la velocidad más rápida en nuestro universo, la velocidad de la luz.

¿Fotones tiene aceleración?

Answer 1

Por definición, la aceleración es un cambio en la velocidad. La velocidad es un vector, por lo que tiene una magnitud (también conocido como la velocidad) y una dirección. Para la luz, la magnitud no cambia, pero la dirección de la fuerza.

Por ejemplo, considere la posibilidad de un rayo de luz que rebota en un espejo. La luz entrante va en una dirección, la salida de luz está yendo en la otra dirección, por lo que presumiblemente hay una cierta aceleración de los involucrados. Sin embargo, en realidad el cálculo de la aceleración se vuelve un poco complicado, porque $\vec a_\text{avg} = \frac{\Delta \vec v}{\Delta t}$, y es difícil definir con precisión el $\Delta t$, el tiempo que tarda la luz al rebotar en el espejo. Una vez que se mira con suficiente atención, la acción de la reflexión comienza a parecer más como la absorción y la re-emisión.

Usted puede también hacer la misma pregunta acerca de la luz que viaja en el espacio vacío, libre de cualquier cosa que se reflejan. Aquí se pone un poco difícil, aunque, debido a la luz que viaja en el espacio vacío puede o no puede acelerar dependiendo de cómo se defina la "velocidad constante."

En la física Newtoniana, que tienden a definir la "velocidad constante" en relación a la Tierra o el sol, o algunos otros objetos. En este punto de vista, la dirección de un rayo de luz (y por tanto su velocidad) puede cambiar a medida que pasa por algunas objeto masivo y es atraído por la gravedad. Así que cuando se mira de esa manera, la luz no acelerar en el espacio vacío.

Pero en la teoría general de la relatividad, "velocidad constante" se define en términos de transporte paralelo - no en relación con un conveniente objeto, pero con respecto a la forma en que el objeto de la ruta del "naturalmente" se extiende a través del espacio-tiempo. En este sentido, la extensión "natural" de un camino es una geodésica, precisamente, el tipo de trayectoria que un objeto (o un rayo de luz) de la siguiente manera bajo la influencia de sólo la gravedad. Así que en general relativista sentido, los rayos de luz no acelerar en la ausencia de materiales.

Answer 2

El lensing gravitacional se ha observado que significa que los fotones de la curva. Puede definir una aceleración en su cambio de dirección, aceleración angular en radianes/segundo ^ 2, por lo que la respuesta es positiva, sí, puede acelerarse la luz, pero su velocidad estará c localmente.

Answer 3

En el vacío, la luz sigue la distancia mínima del incluso si espacio-tiempo el objeto masivo (como la lente gravitacional). La luz va siempre inmediatamente según la métrica del espacio-tiempo. Fotones no pérdida energía => no accelrate/decelerar

Answer 4

La velocidad de la luz es una constante, pero puede acelerar por cambiar de dirección. Por ejemplo, la luz acelera bajo la influencia de la gravedad como todos los objetos caen. Reflexión es no una forma muy significativa de aceleración desde el $\Delta t \approx 0$, pero ciertamente un cambio de velocidad.

También puede obtener luz y energía suelta como otros objetos acelerados. Esto logra cambiando la longitud de onda (rojo/azul cambiantes).

Answer 5

Si el factor de corrimiento al rojo difiere el cambio en la tasa de cambio de parámetro afín en transporte paralelo, sí.