Mirando una estrella a través de un telescopio, ¿los fotones originales llegan a los ojos o se emiten todos por el cristal de los átomos en la lente?

La respuesta clásica, si hubiera fotones en la física clásica, es que los rayos son continuos desde la estrella a través de las lentes y hacia los ojos. La respuesta cuántica es más compleja. Una visión de lo que sucede cuando la luz aparentemente se ralentiza al pasar a través del vidrio es que los fotones siempre se mueven a la velocidad de la luz, pero en medios transparentes los fotones son absorbidos y se emiten nuevos fotones en direcciones que son consistentes con las leyes de refracción . El tiempo entre absorción y emisión es lo que da la impresión de velocidades más lentas.

En su excelente libro, QED, Richard Feynman va más allá y muestra que la simple ley de reflexión puede derivarse si se supone que los fotones van en todas las direcciones y no tienen continuidad incluso en el espacio libre. Los efectos de interferencia cuántica se encargan de los detalles.

Uno podría preguntarse si tales derivaciones tratan con las matemáticas que funcionan o con la realidad. Me gusta pensar que hay algo real en lo que se hace con la teoría cuántica de campos, pero en este caso el resultado final de lo que hace el telescopio funciona de la misma manera con los tratamientos clásicos y cuánticos.

Yo diría transmitido no emitido.

No es posible diferenciar entre fotones de la misma frecuencia. Un fotón de luz a 500 nm es igual a cualquier otro fotón de cualquier otra fuente de luz a 500 nm.

Para que el vidrio emita luz, debe tener la energía requerida para hacerlo. Y si pudiera, podemos prescindir de la iluminación artificial en nuestros hogares y oficinas. Simplemente coloque el vaso y seguirá brillando.

La transmisión es una cuestión diferente. Para que Light se registre, tiene que impactar las células del cono y la barra en la parte posterior de nuestros ojos desde donde la señal llega al cerebro. En su camino hacia estas células, los fotones tienen que viajar a través de múltiples medios, incluida la lente del ojo.

Es posible que algunos de estos fotones sean absorbidos y reemitidos por algunas de las innumerables sustancias que encuentran en su viaje. Si esto sucede, la luz emitida tendrá una longitud de onda característica que nos permitirá identificar esa sustancia.

De hecho, esto es un problema al hacer y mantener instrumentos ópticos. Por lo tanto, las lentes ópticas, especialmente las de telescopios y microscopios, están hechas con estándares muy exactos.

Creo que su pregunta se dirige a la cuestión de si los fotones realmente tienen alguna interacción que no sea ser creada o destruida; y si no, ¿cómo funciona la refracción? Estoy en lo cierto?

Como he puesto esa declaración “por ahí”, trataré de abordarla aquí:

¿Qué es un fotón? Es el cuanto del campo electromagnético. Por lo tanto, cada fotón tiene las mismas propiedades que el campo EM del cual es cuántico. Si el campo EM está en vacío libre, su velocidad de propagación es [matemática] c [/ matemática]; si está en un dieléctrico transparente, su velocidad de propagación es [matemática] c / n [/ matemática] donde [matemática] n [/ matemática] es el índice de refracción. Si se mueve del vacío libre a un dieléctrico y sale nuevamente, el cuanto se comporta exactamente como la onda EM clásica en cada medio sucesivo. Entonces sí, el fotón individual se ralentiza en el vidrio y se acelera nuevamente en el aire; se comporta como una onda EM clásica, de la cual es simplemente un cuanto. Si se limita a un paquete de onda muy corta, en realidad es una superposición de varias ondas EM de diferentes frecuencias y longitudes de onda, y se propaga en consecuencia. Por lo general, es inconveniente pensar de esta manera, porque estresa nuestra imaginación de manera indebida. Pero creo que esta es la imagen correcta.

Gran pregunta!

Cuando los físicos dicen “clásico” quieren decir que está mal. Los “fotones” originales no llegan a tus ojos. Solo los fotones reemitidos lo hacen. Una sustancia se llama “óptica” porque hace bien esta reemisión.

Creo que probablemente sea imposible descubrir cuál es. Lo mejor que podemos hacer es dar argumentos a favor y en contra y decir que lo que encontramos es la mejor metáfora para usar.

Si un terremoto causa un tsunami que recorre 500 millas a través del océano, ¿es el mismo tsunami que se creó el que causa el daño o uno diferente?

En este caso, al menos en principio, podríamos tener satélites que rastrean el tsunami y decir ‘sí, lo es’. Sin embargo, algunos de nosotros querríamos un poco más de detalle y probar un poco. Creo que el agua que fue perturbada por el terremoto y los peces no recorren las 500 millas. Lo que viaja es la perturbación.

Cada bit de agua perturba al siguiente y es aniquilado en algún sentido por el reflejo (o una explicación similar). Entonces puede ser el mismo tsunami pero no la misma agua.

En el caso de la luz, no solo podemos seguir los fotones individuales, si son tales, sino configurar un conjunto de dispositivos de medición y uno puede detectar un fotón.

Por lo tanto, personalmente prefiero pensar en cada fotón pasando su energía e impulso al siguiente, tal vez haciendo que un par virtual obtenga algo como

[matemáticas] p (\ bar pp) -> (p \ bar p) p [/ matemáticas]

Como dije anteriormente, ¡no creo que podamos notar la diferencia!

Los fotones originales llegan a tus ojos. Las lentes en el telescopio simplemente las refractan para hacer una mejor imagen.

Aparentemente, esto necesita más para ser útil según Quora. Los fotones son emitidos desde la estrella. Los fotones alcanzan las lentes en el telescopio. Las lentes los refractan para que se vea más cerca. Esto hace que la imagen de una imagen lejana sea más clara.

Los fotones originales viajan todo el tiempo a tu ojo. Las lentes no pueden emitir fotones por sí mismas.