Si la luz siempre viaja en línea recta, ¿por qué la gente dice que la luz se extiende?

Los físicos reales resoplarán cuando lean esto, pero aquí va.

TL: DR; la luz viaja en líneas aproximadamente rectas, excepto cerca de objetos masivos . Ahora sigue leyendo …

  • La física clásica dice que la luz viaja en una línea perfectamente recta y ni siquiera se ve afectada por la gravedad, aunque puede ser refractada y reflejada, esta última incluyendo tanto la reflexión especular como la dispersión. La dispersión difunde la luz, pero solo porque ha golpeado algo que no es suave.
  • La relatividad general dice que la luz viaja a lo largo de curvas de al menos una cosa u otra en el continuo espacio-tiempo y, por lo tanto, puede doblarse por la gravedad.
  • La física cuántica dice que, si sabemos (incluso a grandes rasgos) dónde está un fotón, no podemos conocer su vector de momento con precisión, lo que significa, entre otras cosas, que no podemos estar seguros de que no se extenderá. Así es como la física cuántica explica la difracción: un fotón que pasa a través de una ranura estrecha significa que tenemos su posición fijada con bastante precisión, por lo que se extiende dramáticamente. Al pasar a través de una ranura más ancha, como la lente de un reflector, la fija con menos precisión que eso, pero aún habrá algo de extensión. Para evitar toda propagación, ¡no deberíamos tener absolutamente ningún conocimiento de la posición!

Como a menudo, fácil de preguntar, pero difícil de responder, al menos más allá de lo que ya se ha dicho. Primero, lo obvio: como se indicó en otras respuestas, la luz normal se emite en todas las direcciones y se refleja en todas partes, por lo que se “extiende”. Debido a las diferencias con respecto al índice de refracción para diferentes longitudes de onda, no se puede lograr una luz estándar completamente colineal, es decir, la luz no se “extiende”.

Sin embargo, hay láser. Haz recto, punto pequeño, incluso metros (o pies o yardas) lejos de la abertura. Pero: después de cierta distancia, el diámetro del punto también aumenta inevitablemente. Este es el por qué:

La luz láser es colineal y de una sola longitud de onda, es decir, coherente. Cuando sale de la abertura, por ejemplo, una lente de enfoque frente al láser que tiene un diámetro específico, la luz en un punto de la abertura puede interferir con la luz proveniente de otro punto de la misma. Para una apertura circular, recibe una distribución de intensidad estándar que también se conoce básicamente de los experimentos de una sola ranura.

Desde mi conocimiento algo oxidado de la óptica, el diámetro del punto a cierta distancia es una función de la longitud de onda y la apertura, presumiblemente conocido como criterio de Raleigh, y aumenta con la disminución de la longitud de onda, disminuyendo la apertura y aumentando la distancia.

Un “rayo” individual de luz viaja en línea recta. Sin embargo, la mayoría de las fuentes de luz no generan rayos que viajan en la misma dirección, sino que viajan en muchas direcciones diferentes. Por lo tanto, la luz de tales fuentes “se extiende” con la distancia.

Es como tirar un puñado de piedras de una vez. Ninguna piedra individual “se extiende”, pero las piedras como un grupo lo hacen.

Una vista alternativa: los corpúsculos de luz (fotones) son las partículas de materia 3D más básicas. Cada fotón tiene un núcleo de materia 3D en forma de disco que gira alrededor de uno de su diámetro a una velocidad de rotación proporcional a su contenido de materia 3D. El núcleo de materia 3D del fotón también se mueve a la mayor velocidad lineal posible. Ver; http://vixra.org/abs/1312.0130 . La superposición de estos movimientos cambia la geometría del núcleo de la materia 3D de tal manera que su centro de contenido de materia se desvía de su centro geométrico. El desplazamiento en el centro del contenido de materia desvía la trayectoria del fotón hacia los lados durante su movimiento lineal. Un rayo de luz, al ser una mezcla no homogénea de fotones de diferentes fases y frecuencias, las trayectorias de los diferentes fotones se desvían en diferentes direcciones y causan el agrandamiento de su área de sección transversal (se extiende). El rayo de luz, formado por fotones idénticos, como en el láser, no se extiende. Ver; ‘MATERIA (reexaminada)’ http://www.matterdoc.info

Ninguna fuente emite luz realmente paralela. Cada fuente emite luz en direcciones ligeramente divergentes, lo que significa que la luz se extiende. Las fuentes puntuales emiten luz altamente divergente, los láseres emiten luz muy divergente. Pero todas las fuentes emiten luz de tal manera que se extiende.

Porque se extiende. El carácter ondulatorio de la luz significa que una onda de luz que atraviesa una abertura o se origina en una fuente finita debe tener franjas en los bordes donde la luz no viaja exactamente paralela a la línea central del haz. En las imágenes cuánticas, esto significa que hay alguna probabilidad de encontrar un fotón que vaya en una de estas direcciones. El tamaño de las franjas depende de la relación entre la longitud de onda de la luz y el tamaño de la abertura. Cuando la longitud de onda es del orden del tamaño de la abertura o mayor, entonces se extiende inmediatamente como si la abertura fuera una fuente esférica. Es por eso que las ondas de radio no son bloqueadas por la casa de tus vecinos.

la luz viaja en línea recta pero se refleja y se refleja para que se extienda … muchos de ustedes habían hecho estos experimentos o aprendido en el libro de ciencias que cuando la luz blanca cruza el prisma se desvía en curvas de siete colores conocidas como vibgyor

Lenguaje descuidado … la palabra “luz” tiene varios usos … se supone que debes entender lo que significa el contexto.

Los rayos de luz individuales viajan en línea recta … es parte del modelo de luz newtoniano.

Cuando tienes muchos rayos de luz … tienes “luz” … esos rayos pueden desplegarse … en cuyo caso la luz se extiende.

La luz no se ‘extiende’. Se llama difracción e interferencia.

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