Как фотоны попадают в глаза?

Да - нас окружает "море фотонов".

Отдельный объект, отражающий свет (допустим, ламбертовский рефлектор — то, что отражает падающие фотоны во всех направлениях), посылает некоторую часть падающих фотонов во всех направлениях. «Некоторая доля», потому что поверхность будет поглощать некоторое количество света (нет такой вещи, как 100% белый).

Распространение фотонов следует линейным законам (при нормальной интенсивности света), так что два фотона, подобно волнам, могут двигаться по пересекающимся путям и продолжать свой путь, не мешая друг другу.

Наконец, стоит подсчитать, сколько фотонов попадает на единицу площади в единицу времени. Если предположить солнечный свет, то мы знаем, что интенсивность света составляет около 1 кВт/м$^2$. В целях приближения, если мы предположим, что каждый фотон имеет длину волны 500 нм, он будет иметь энергию$E = \frac{h}{\lambda} = 3.97 \cdot 10^{-19}\ J$. Таким образом, на один квадратный метр приходится примерно$2.5\cdot 10^{21}$фотоны. Предположим, что ваш серый столбец отражает только 20% из них и что видимая составляющая света составляет около 1/10 от общего света (ради этого аргумента я могу ошибаться на порядок... это для иллюстрации только).

На расстоянии 200 м эти фотоны распространились бы по сфере с поверхностью$4\pi R^2 \approx 500,000\ m^2$, или$10^{14}$фотонов на квадратный метр в секунду.

Если ваш зрачок имеет диаметр 4 мм, площадь$12\ mm^2$, он будет поражен примерно$12\cdot 10^8$фотонов в секунду с одного квадратного метра серой поверхности, освещенной солнцем с расстояния 200 м.

На таком расстоянии угловой размер этого объекта составляет около 1/200 радиана. «Нормальное» зрение определяется как способность различать объекты, находящиеся примерно в 5 угловых минутах (60 минут в градусе и около 57 градусов в радиане). другими словами, вы должны быть в состоянии разрешить 1/(57*(60/5)) или около 1/600 радиана. Это все еще много фотонов...

Наконец, вы спрашиваете: «Как мы можем отличить, какие фотоны от каких отражаются»? За это мы должны благодарить линзу в нашем глазу. Фотон имеет определенное направление, и благодаря линзе его энергия попадает в определенную часть сетчатки (это то, что мы называем «фокусировкой»). Фотоны с разных направлений попадают в разные места. Нервы на задней части сетчатки сообщают нам, куда приземлились фотоны и даже какого они были цвета. Зрительная кора (часть мозга) использует эту информацию, чтобы создать в уме картину окружающего мира.

Это не что иное, как чудо.

У Фейнмана есть увлекательная беседа о свете :

Если я сижу рядом с бассейном, и кто-то ныряет в него, я думаю о волнах: о тех вещах, которые образовались в воде. Когда много людей ныряют в бассейн, все эти волны несутся по всей воде.

Подумать только, возможно ли, что в этих волнах есть ключ к тому, что происходит в бассейне. Что какое-нибудь насекомое или что-то еще при достаточной сообразительности могло сидеть в углу бассейна и просто волноваться о волнах, а по характеру неровностей и ударов волн вычислять, кто, куда и когда прыгнул.

И это то, что мы делаем, когда смотрим на что-то. Исходящий свет — это волны, как в бассейне, только в трех измерениях, а не в двух измерениях бассейна. Это происходит во всех направлениях. И у нас есть 3-миллиметровая черная дыра, в которую попадают эти вещи, которая особенно чувствительна к частям волн, которые приходят в определенном направлении. Это не особенно чувствительно, когда они попадают под неправильным углом, который, как мы говорим, краем глаза. И если мы хотим получить больше информации краем глаза, мы поворачиваем этот шар так, чтобы отверстие перемещалось с места на место.

Тогда это совершенно замечательно, что мы видим. Это потому, что световые волны проще, чем волны в воде, которые немного сложнее. Насекомому было бы труднее, чем нам, но идея та же, понять, на что мы смотрим издалека.

И это как-то невероятно, потому что, когда я смотрю на тебя, кто-то, стоящий слева от меня, может видеть кого-то, кто стоит справа от меня, и что свет может идти прямо по этим волнам, волнам, которые идут туда-сюда. . Это просто полноценная сеть.

Теперь легко представить их как стрелы, проходящие друг через друга, но это не так, потому что все это что-то трясется (это называется электрическим полем), но нам не нужно беспокоиться о том, что это такое. Это точно так же, как высота воды, которая поднимается и опускается. Итак, здесь колеблются какие-то величины, и комбинация движений, столь сложная и сложная, приводит к тому, что заставляет меня видеть вас. И в то же время, совершенно не беспокоясь о том, что есть влияния, изображающие другого парня, видящего другого с этой стороны.

Так что это огромный беспорядок волн, разбросанных по всему пространству, который представляет собой свет, отражающийся по комнате и переходящий от одного предмета к другому, потому что, конечно, в большей части комнаты нет черных дыр диаметром 3 мм: не интересуется этим светом, но свет все равно есть: он отражается от того, он отражается от того, и все это происходит, и все же мы можем разобраться с этим инструментом, называемым глазом.

Но помимо всего этого, эти маленькие волны, о которых я говорил в воде, может быть, они такие большие, что некоторые из них могут иметь более медленные волны, которые длиннее и короче. Возможно, наше животное, проводящее это исследование, использует волны только между этой и этой длиной. Получается, что глаз использует волны только между этой и этой длиной, за исключением того, что эти две длины составляют сотни нанометров.

А как насчет самых медленных волн, волн, которые движутся медленнее и имеют большее расстояние между гребнем и впадиной? Они представляют тепло. Мы чувствуем их, но наши глаза не видят их очень хорошо сфокусированными; мы их вообще не видим. Более короткая волна — синяя, более длинная волна (как вы знаете) — красная, но когда она становится длиннее — мы называем это инфракрасным. Все это находится там одновременно; это жара. Змеиные ямы, которые спускаются сюда, в пустыню, имеют очень маленькое отверстие, чтобы они могли видеть более длинные волны, и подхватывают мышей, которые излучают свое тепло в более длинных волнах (но тепло своего тела), глядя на них вот так. глаз, который является ямкой гадюки.

Но мы не можем, мы не в состоянии сделать это. И эти волны становятся все длиннее и длиннее, и (всё в том же пространстве, всё это происходит одновременно), так что в этом пространстве есть не только моё видение тебя, но и информация из Москвы Радио, которое транслируется в данный момент, и встреча с кем-то из Перу!

Все радиоволны — это точно такие же волны, только они более длинные. И есть радар с самолета, который смотрит на землю, чтобы выяснить, где она находится, и в то же время проходит через эту комнату.

Плюс рентгеновские лучи и космические лучи, и все эти другие вещи, которые представляют собой волны того же типа — точно такие же волны — но короче/быстрее или длиннее/медленнее.

Это точно то же самое, так что это большое поле, это—эта область нерегулярных движений этого электрического поля, эта вибрация, содержит эту огромную информацию, и все это действительно существует: вот что вас захватывает .

Если вы не верите в это, тогда вы берете кусок провода и соединяете его с коробкой, и в проводе электроны будут толкаться туда-сюда этим электрическим полем, качаясь с нужной скоростью в течение определенного времени. волны, и вы поворачиваете несколько ручек на коробке, чтобы добиться нужного плескания, и вы слышите «Радио Москвы»! Тогда вы знаете, что это было там. Как еще оно туда попало? Он был там все время. Только когда вы включаете радио, вы замечаете это.

Но что все эти вещи проходят через комнату одновременно, что все знают, но вы должны остановиться и подумать об этом, чтобы действительно получить удовольствие от сложности — непостижимой природы природы.

Фотоны имеют код (частоту) Все, что воспринимает глаз, это свет (фотоны), и каждый спектр фотонов имеет индивидуальный код, который при восприятии глазом создает в мозгу образ, который является реальностью (окружающая среда)