Πολυ καλη ερωτηση, αλλα τα ελληνικα μου δεν ειναι και τοσο καλα... Αν καταλαβαινω καλα, η ερωτηση σας ειναι για τον περιορισμο του φωτος. Η απαντηση μου ισως ειναι λιγο μεγαλη, οποτε συγγνώμη εκ των προταιρων, και ελπιζω ο μεταφραστης της Google να τα πηγε καλα! :) Παμε λοιπον... Η διπλή φύση του φωτός, τόσο ως κύμα (wave) όσο και ως σωματίδιο (particles), ήταν μια από τις επαναστατικές ιδέες στις αρχές της φυσικής του 20ου αιώνα, που γέννησε και την κβαντική μηχανική. Το γεγονός ότι το φως μπορεί να συμπεριφέρεται τόσο ως κύμα (με φαινόμενα παρεμβολής και περίθλασης) όσο και ως σωματίδιο (με διακριτά κβάντα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια) έχει βαθιές επιπτώσεις. Συγκεκριμένα, αυτή η δυαδικότητα έχει ορισμένους περιορισμούς και συνέπειες: Δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου: Το φως δεν συμπεριφέρεται ως κύμα και ως σωματίδιο ταυτόχρονα. Ανάλογα με την πειραματική διάταξη ή το υπό διερεύνηση φαινόμενο, το φως θα παρουσιάσει είτε κυματική συμπεριφορά είτε συμπεριφορά παρόμοια με σωματίδια, αλλά όχι και τα δύο ταυτόχρονα. Κβαντοποίηση: Στη συμπεριφορά των σωματιδίων του, η ενέργεια του φωτός κβαντίζεται. Αυτό σημαίνει ότι η φωτεινή ενέργεια έρχεται σε διακριτές ποσότητες (ή «πακέτα») που ονομάζονται φωτόνια. Η ενέργεια κάθε φωτονίου είναι ευθέως ανάλογη της συχνότητάς του, με τη σταθερά της αναλογικότητας να είναι η σταθερά του Planck. Αρχή Αβεβαιότητας: Δεδομένης της κβαντικής φύσης του φωτός, ισχύει η Αρχή της Αβεβαιότητας του Heisenberg. Αυτό δηλώνει ότι ορισμένα ζεύγη φυσικών ιδιοτήτων, όπως η θέση και η ορμή, δεν μπορούν και τα δύο να μετρηθούν με ακρίβεια σε αυθαίρετα υψηλή ακρίβεια ταυτόχρονα. Αυτή η αρχή συνεπάγεται εγγενή όρια στην ικανότητά μας να κάνουμε μετρήσεις σε κβαντική κλίμακα. Όριο ταχύτητας: Το φως στο κενό ταξιδεύει με σταθερή ταχύτητα, ~300.000.000 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Αυτό θεωρείται απόλυτο όριο ταχύτητας στο σύμπαν, σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Τίποτα δεν μπορεί να ξεπεράσει αυτή την ταχύτητα. Δεν απαιτείται μέσο: Διαφορετικό από άλλα κύματα όπως ο ήχος, το φως δεν απαιτεί μέσο για να ταξιδέψει. Έτσι, μπορεί να ταξιδέψει στο κενό, κάτι που δεν ισχύει για τα μηχανικά κύματα. Πόλωση: Μόνο οι κυματικές όψεις του φωτός μπορούν να εξηγήσουν το φαινόμενο της πόλωσης. Τα σωματίδια από μόνα τους δεν μπορούν να «πολωθούν». Ωστόσο, όταν το φως παρουσιάζει κυματική συμπεριφορά, μπορεί να πολωθεί, γεγονός που περιορίζει την ταλάντωση του ηλεκτρικού πεδίου σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Παρεμβολή και περίθλαση: Όταν το φως συμπεριφέρεται ως κύμα, μπορεί να παρέμβει με άλλα κύματα και να περιθλά γύρω από τα εμπόδια. Μια τέτοια συμπεριφορά δεν μπορεί να εξηγηθεί αν το φως ήταν αποκλειστικά σωματιδιακό. Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο: Αυτό το φαινόμενο μπορεί να εξηγηθεί μόνο θεωρώντας το φως ως σωματίδια (φωτόνια). Όταν φως ορισμένης συχνότητας (ή υψηλότερης) λάμπει σε ένα υλικό, μπορεί να εκτοξεύσει ηλεκτρόνια από αυτό το υλικό. Αυτό το φαινόμενο δεν μπορούσε να εξηγηθεί από την κλασική κυματική θεωρία. Διακριτικότητα στις αλληλεπιδράσεις: Όταν το φως αλληλεπιδρά με την ύλη, συχνά οι αλληλεπιδράσεις είναι διακριτές και κβαντισμένες. Για παράδειγμα, ένα άτομο μπορεί να απορροφήσει ή να εκπέμπει φως μόνο σε συγκεκριμένες ποσότητες που σχετίζονται με τη διαφορά στα ενεργειακά επίπεδα μέσα στο άτομο. Μη τοπικά φαινόμενα: Με την ανακάλυψη της κβαντικής εμπλοκής, τα φωτόνια μπορούν να συσχετιστούν στιγμιαία μεταξύ τους, ακόμη και σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτή η "απόκοσμη δράση σε απόσταση" είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα της κβαντικής μηχανικής και δείχνει πόσο διαφορετικές κβαντικές οντότητες όπως τα φωτόνια είναι από τα κλασικά σωματίδια. Κλεινοντας θαθελα να προσθεσω, για να κατανοήσουμε πλήρως τη δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου του φωτός και τα συναφή φαινόμενα, πρέπει να εμβαθύνουμε στην κβαντομηχανική και τη σχετικότητα, τα οποία αναδιαμόρφωσαν την κατανόησή μας για το σύμπαν. Παρεμπιπτόντως, ούτε εγώ θεωρώ τον εαυτό μου ειδικό... ακόμα και ο Αϊνστάιν όταν του είπε ένας μαθητής ότι δεν κατάλαβε τα μαθηματικά του που χρησιμοποίησε, είπε ότι "ούτε εγώ καταλαβαίνω." Χαιρετω!
Ευχαριστω...!!!
...συγχαρητηρια !!
ευχαριστω
Καλησπέρα εμένα που είμαι άσχετη με αυτές τις επιστήμες δεν μου φαίνεται περίεργο που το φως είναι 2 πράγματα γιατί να περιορίζεται
Πολυ καλη ερωτηση, αλλα τα ελληνικα μου δεν ειναι και τοσο καλα... Αν καταλαβαινω καλα, η ερωτηση σας ειναι για τον περιορισμο του φωτος. Η απαντηση μου ισως ειναι λιγο μεγαλη, οποτε συγγνώμη εκ των προταιρων, και ελπιζω ο μεταφραστης της Google να τα πηγε καλα! :)
Παμε λοιπον...
Η διπλή φύση του φωτός, τόσο ως κύμα (wave) όσο και ως σωματίδιο (particles), ήταν μια από τις επαναστατικές ιδέες στις αρχές της φυσικής του 20ου αιώνα, που γέννησε και την κβαντική μηχανική. Το γεγονός ότι το φως μπορεί να συμπεριφέρεται τόσο ως κύμα (με φαινόμενα παρεμβολής και περίθλασης) όσο και ως σωματίδιο (με διακριτά κβάντα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια) έχει βαθιές επιπτώσεις. Συγκεκριμένα, αυτή η δυαδικότητα έχει ορισμένους περιορισμούς και συνέπειες:
Δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου: Το φως δεν συμπεριφέρεται ως κύμα και ως σωματίδιο ταυτόχρονα. Ανάλογα με την πειραματική διάταξη ή το υπό διερεύνηση φαινόμενο, το φως θα παρουσιάσει είτε κυματική συμπεριφορά είτε συμπεριφορά παρόμοια με σωματίδια, αλλά όχι και τα δύο ταυτόχρονα.
Κβαντοποίηση: Στη συμπεριφορά των σωματιδίων του, η ενέργεια του φωτός κβαντίζεται. Αυτό σημαίνει ότι η φωτεινή ενέργεια έρχεται σε διακριτές ποσότητες (ή «πακέτα») που ονομάζονται φωτόνια. Η ενέργεια κάθε φωτονίου είναι ευθέως ανάλογη της συχνότητάς του, με τη σταθερά της αναλογικότητας να είναι η σταθερά του Planck.
Αρχή Αβεβαιότητας: Δεδομένης της κβαντικής φύσης του φωτός, ισχύει η Αρχή της Αβεβαιότητας του Heisenberg. Αυτό δηλώνει ότι ορισμένα ζεύγη φυσικών ιδιοτήτων, όπως η θέση και η ορμή, δεν μπορούν και τα δύο να μετρηθούν με ακρίβεια σε αυθαίρετα υψηλή ακρίβεια ταυτόχρονα. Αυτή η αρχή συνεπάγεται εγγενή όρια στην ικανότητά μας να κάνουμε μετρήσεις σε κβαντική κλίμακα.
Όριο ταχύτητας: Το φως στο κενό ταξιδεύει με σταθερή ταχύτητα,
~300.000.000 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Αυτό θεωρείται απόλυτο όριο ταχύτητας στο σύμπαν, σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Τίποτα δεν μπορεί να ξεπεράσει αυτή την ταχύτητα.
Δεν απαιτείται μέσο: Διαφορετικό από άλλα κύματα όπως ο ήχος, το φως δεν απαιτεί μέσο για να ταξιδέψει. Έτσι, μπορεί να ταξιδέψει στο κενό, κάτι που δεν ισχύει για τα μηχανικά κύματα.
Πόλωση: Μόνο οι κυματικές όψεις του φωτός μπορούν να εξηγήσουν το φαινόμενο της πόλωσης. Τα σωματίδια από μόνα τους δεν μπορούν να «πολωθούν». Ωστόσο, όταν το φως παρουσιάζει κυματική συμπεριφορά, μπορεί να πολωθεί, γεγονός που περιορίζει την ταλάντωση του ηλεκτρικού πεδίου σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση.
Παρεμβολή και περίθλαση: Όταν το φως συμπεριφέρεται ως κύμα, μπορεί να παρέμβει με άλλα κύματα και να περιθλά γύρω από τα εμπόδια. Μια τέτοια συμπεριφορά δεν μπορεί να εξηγηθεί αν το φως ήταν αποκλειστικά σωματιδιακό.
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο: Αυτό το φαινόμενο μπορεί να εξηγηθεί μόνο θεωρώντας το φως ως σωματίδια (φωτόνια). Όταν φως ορισμένης συχνότητας (ή υψηλότερης) λάμπει σε ένα υλικό, μπορεί να εκτοξεύσει ηλεκτρόνια από αυτό το υλικό. Αυτό το φαινόμενο δεν μπορούσε να εξηγηθεί από την κλασική κυματική θεωρία.
Διακριτικότητα στις αλληλεπιδράσεις: Όταν το φως αλληλεπιδρά με την ύλη, συχνά οι αλληλεπιδράσεις είναι διακριτές και κβαντισμένες. Για παράδειγμα, ένα άτομο μπορεί να απορροφήσει ή να εκπέμπει φως μόνο σε συγκεκριμένες ποσότητες που σχετίζονται με τη διαφορά στα ενεργειακά επίπεδα μέσα στο άτομο.
Μη τοπικά φαινόμενα: Με την ανακάλυψη της κβαντικής εμπλοκής, τα φωτόνια μπορούν να συσχετιστούν στιγμιαία μεταξύ τους, ακόμη και σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτή η "απόκοσμη δράση σε απόσταση" είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα της κβαντικής μηχανικής και δείχνει πόσο διαφορετικές κβαντικές οντότητες όπως τα φωτόνια είναι από τα κλασικά σωματίδια.
Κλεινοντας θαθελα να προσθεσω, για να κατανοήσουμε πλήρως τη δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου του φωτός και τα συναφή φαινόμενα, πρέπει να εμβαθύνουμε στην κβαντομηχανική και τη σχετικότητα, τα οποία αναδιαμόρφωσαν την κατανόησή μας για το σύμπαν.
Παρεμπιπτόντως, ούτε εγώ θεωρώ τον εαυτό μου ειδικό... ακόμα και ο Αϊνστάιν όταν του είπε ένας μαθητής ότι δεν κατάλαβε τα μαθηματικά του που χρησιμοποίησε, είπε ότι "ούτε εγώ καταλαβαίνω."
Χαιρετω!