Что происходит со светом в идеально отражающей сфере?

Предположим, у вас есть возможность направить немного света в идеально круглую сферу, и внутренняя поверхность сферы была идеально гладкой и отражающей, и свет не мог выйти наружу.

Если бы вы могли наблюдать внутреннюю часть сферы, что бы вы увидели? Свечение? И не повлияет ли температура на результат?

Кажется глупым, просто я всегда думал об этом, но никогда не тратил достаточно времени (до сих пор), чтобы найти ответ.

Акт наблюдения поглощал бы свет. Поэтому вы увидите свет, а затем он померкнет.
Допустим, сфера — двустороннее зеркало, не поглощающее свет.
Это не работает таким образом. Если он идеально отражает, то никакая энергия не будет наблюдаться. Двусторонние зеркала работают , потому что они несовершенны .
Согласно моему предыдущему вопросу, он будет весить больше из-за содержащихся в нем фотонов. Но да, фотоны по-прежнему безмассовы. физика.stackexchange.com/q/10612 Ваш вопрос, кажется, не так четко определен.
Проблема начинается с того, как вы определяете «сферу» и как вы ее измеряете? Это в движении? Подозреваю, что это не так просто. Аналогичный вопрос в PSE-trapping-a-lightray

Ответы (5)

Итак, внутри сферы идеальное отражение, и есть идеальный оптический диод , который пропускает свет, но удерживает его внутри. Когда вы держите свет включенным, плотность фотонов в сфере, конечно же, возрастает. Он «выглядит» все ярче и ярче, но вы этого не видите, потому что свет не может убежать. После выключения света он остается ярким, фотоны просто продолжают отражаться. Если вы «засунете голову», чтобы посмотреть, вы увидите яркое равномерное свечение, которое быстро угаснет, потому что ваша голова и глаза поглощают все фотоны.

Но вечно ли фотоны прыгают? Нет!! Даже идеально отражающая сфера все равно будет взаимодействовать со светом из-за радиационного давления . Каждый раз, когда фотон отскакивает от стены, стена отбрасывается назад, получая энергию за счет фотона (в среднем). Свет не может производить плавную силу, только серию ударов с дробовым звуком .статистика, потому что один фотон попадает в стену за раз. Эти удары в конечном итоге нагревают стены и охлаждают фотоны. (С точки зрения фотона, частота фотона снижается из-за доплеровского сдвига при отражении от движущихся стен.) В конце концов все уравновешивается до однородной температуры, более горячей, чем сфера в начале. Я не знаю, сколько времени это займет. [В любых реальных обстоятельствах этот эффект радиационного давления можно игнорировать, потому что он гораздо менее важен, чем эффект «отражение не на 100% идеально».]

я предполагаю, что у оптических диодов есть скорость утечки, которая для достаточно больших интенсивностей становится равной входной интенсивности, что означает, что вы достигаете равновесия и не можете дальше увеличивать плотность, это еще один механизм утечки
ваше предположение об утечке энергии фотонами за счет отражения происходит только при неупругом рассеянии, что означает, что фотон должен быть фактически поглощен атомами внутреннего зеркала (а затем распасться на фотон с большей длиной волны плюс некоторую кинетическую энергию). Пока это отражается, ничего подобного не произойдет.
@lurscher -- Да, в реальности оптические диоды не могут быть идеальными, точно так же, как в реальности стены не могут идеально отражать свет. Это глупая гипотеза. Ваше утверждение о неупругом рассеянии, я думаю, вводит в заблуждение: фотон, отражающийся от движущегося зеркала, будет смещен в красную сторону, если зеркало удаляется от фотона, или в синее, если зеркало движется к фотону. Я не думаю, что имеет смысл называть это «неупругим рассеянием», даже несмотря на то, что в какой-то системе отсчета происходит изменение частоты. По крайней мере, это не обычное «неупругое рассеяние», о котором думают люди.

Если вы наблюдаете внутреннюю часть сферы, вы поглощаете свет, чтобы сделать наблюдение. Свет становился все тусклее и тусклее очень быстро, пока вы совсем ничего не видели.

Изменится ли температура сферы?
Это зависит от того, излучает ли сфера излучение в идеально отражающую сферу.

Еще одна точка зрения: поскольку сфера неэргодична, ваше наблюдение зависит от вашего местоположения и местоположения источника внутри сферы. Для эргодических форм (эллипсоид и т. д.) вы увидите равномерно освещенный мир.

Как только падающий внутрь свет выключается, свет в сфере исчезает не потому, что наблюдение истощает энергию, а нет (но для наблюдения требуется потеря энергии системой). Никто не знает, но эта гипотеза о том, что световые лучи сохраняются, когда излучатель света гаснет, является именно таковой. Нет никаких подтверждающих доказательств этой теории, о которых я знаю.

Взаимодействие света с любыми присутствующими частицами (не может быть передачи энергии даже свету без материи) привело бы к увеличению плотности частиц и вакууму до тех пор, пока сфера не схлопнется сама в себя. Мысль о том, что свет просто остановился бы, если бы источник был «выключен», — нонсенс. Как мы видим свет от давно умершей звезды? Свет продолжает свой путь до своего завершения (поглощения).

Что происходит со светом в идеально отражающей сфере?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v