¿Es la luz intangible para otra luz? ¿Y cómo existe toda la luz que se cruza en el espacio?

Question

Estaba pensando en cómo llega la luz a mis ojos, y pensé en mi bombilla proyectando rayos a cada parte de la pared de mi habitación, y reflejándolos hacia mí. pero entonces me di cuenta de que podría estar en muchos lugares diferentes y seguir viendo toda esa luz, así que debe estar rebotando en todas las direcciones, o la luz que brillaba en otro lugar ha rebotado por la habitación para acabar reflejándose en la pared en todas las demás direcciones.

así que puedo ver toda la pared desde bazillones de espacios de átomos en mi habitación. pero concentrémonos en dos posiciones de átomos directamente en mis dedos índices. toda la pared está brillando directamente en esos dos átomos. así que la luz está pasando a través de otra luz que se dirige hacia otra dirección.

sólo con este simple escenario de la pared que brilla hacia dos posiciones, en mi imaginación, dos pirámides de luz que chocan entre sí, que es difícil de imaginar cómo funciona, por no hablar de los bazillones más de intersección, el flujo constante de la luz que revela el más mínimo de polvo en el aire en los días soleados, de todos los lugares en su habitación, y cómo puede viajar hacia el espacio, como las estrellas hacen hacia la tierra desde años luz de distancia, sólo se concentra en cantidades cada vez más pequeñas de espacio de los átomos. realmente rompe mi mente en cómo la luz incluso funciona.

así que supongo que mi pregunta es, más o menos, ¿cómo viaja la luz?

Answer 1

Dejemos de lado un fenómeno específico conocido como interferencia por ahora, que es importante para casos especiales, no como una bombilla normal o la luz de las estrellas. Ignoremos también los efectos gravitacionales.

"¿La luz es intangible para otra luz?"

Sí, dos o más fotones pueden ocupar el mismo lugar al mismo tiempo. Muchos fotones, u ondas electromagnéticas (de luz), pueden pasar unos a través de otros y no afectarse mutuamente. Así que la luz puede cruzarse sin problemas. Como comentó PM 2Ring, las ondas de agua hacen lo mismo.

Las ondas sonoras también lo hacen. Si estás en una fiesta y todo el mundo está hablando, las ondas sonoras de sus voces se superponen mientras viajan hacia tus oídos y los de todo el mundo, pero no rebotan ni se destruyen entre sí. Puede parecer que se estropean unas a otras, pero eso es porque tus oídos no pueden enfocar como tus ojos. Si tuvieras un micrófono direccional de alta calidad, podrías apuntar a alguien en una multitud y escucharlo mucho mejor. (También hay algunos edificios con salas (quizá el techo) con forma de elipse o elipsoide que si te sitúas en un punto focal, puedes oír a alguien hablando suavemente en el otro punto focal, aunque la sala esté llena de gente tomando.

Volvamos a la luz. La luz de tu lámpara incide en todos los puntos de las paredes, y desde cada punto una parte se refleja en todas las direcciones y pasa a través de la luz de otros puntos de las paredes hasta tus ojos y dedos o lo que sea. Viaja en líneas rectas y no se desvía por otra luz que atraviesa.

Answer 2

La luz es una onda electromagnética y la teoría del electromagnetismo de Maxwell explica muy bien cómo se propagan las ondas electromagnéticas en el espacio mediante la concatenación mutua de campos eléctricos y magnéticos que varían en el tiempo, descritos por las ecuaciones de Maxwell. Por lo tanto, se entiende muy bien cómo viaja la luz en el tiempo y en el espacio.

Además, las ecuaciones de Maxwell conducen a ecuaciones de onda lineales para los campos electromagnéticos. Esto significa que diferentes soluciones de las mismas, es decir, diferentes ondas de luz, pueden superponerse en el espacio sin influirse mutuamente. Esto podría explicar lo que probablemente querías decir con "¿La luz es intangible para otra luz?".

Answer 3

Como dicen las otras respuestas, tanto en la modelización matemática clásica del comportamiento de la luz como en la mecánica cuántica, donde la luz clásica se compone de una superposición de fotones, no hay interacción de la luz, a primer orden.

La cursiva para enfatizar que en el marco mecánico cuántico subyacente existe un fotón fotón interacción/dispersión en órdenes superiores, con una probabilidad muy muy pequeña en las frecuencias visibles.

El diagrama es una abreviatura de una integral que permite calcular la probabilidad de que los fotones (dos garabatos entrantes) se dispersen entre sí (dos garabatos salientes) a energías de luz visible. Los cuatro vértices electromagnéticos hacen que la contribución sea tan pequeña que puede ignorarse para las frecuencias de la luz visible.

Los diagramas pasan a órdenes superiores en una convergencia expansión de la serie con contribuciones decrecientes de órdenes superiores, porque cada vértice da una $(1/137)^{1/2}$ contribución multiplicativa al valor final del diagrama, y el diagrama anterior va a la cuarta potencia, por lo que ya la probabilidad de dispersión cae en $\sim 10^{-5}$ . Los órdenes más altos para la luz visible significan diagramas con más vértices con una contribución aún menor.

El espectro electromagnético Sin embargo, tiene fotones de mayor energía, hasta los rayos gamma, y la probabilidad de dispersión de los fotones aumenta con la energía, como descubrirán los estudiantes de física cuando lleguen a un curso de nivel de mecánica cuántica.

Incluso hay propuestas para colisionadores gamma .