Как мы видим? Куда исчезают фотоны?

Я знаю, что свет отражается от объекта к моим глазам, но я не понимаю, как именно. Фотоны появляются из источника света и исчезают в моем глазу! Может ли кто-нибудь объяснить феномен того, куда фотоны идут и что делают, чтобы мы могли видеть?

Если вам интересно, вы можете проверить «Механизмы видения » Фейнмана.
Это анатомическое объяснение. Я хочу физического объяснения: Что именно случилось с фотоном? Спасибо за ссылку.
Из приведенной выше ссылки Фейнмана. Когда мы смотрим на объект, мы видим человека или вещь; другими словами, мозг интерпретирует то, что мы видим. Как он это делает, никто не знает, и делает это, конечно, на очень высоком уровне. Фотон, через длинную цепочку событий, в конечном итоге дает достаточно энергии для возбуждения нейрона, после чего вы покидаете физику и попадаете в область когнитивной науки.
Даже упрощенная иллюстрация пути и «трансформации» фотона... Все равно спасибо!
Я не могу ответить на ваш вопрос, но могу помочь вам разобраться: как источник света испускает фотоны? Как фотоны распространяются через воздух к поверхностям сцены? Как фотоны отражаются от этих разноцветных и затененных поверхностей? Как фотоны взаимодействуют с хрусталиком вашего глаза, чтобы сформировать изображение сцены на вашей сетчатке? Как фотоны разных длин волн стимулируют разные нервные окончания в сетчатке? Здесь каждый из них может быть отдельным вопросом. Некоторые могут быть разбиты дальше.
Вопрос был "Куда исчезают фотоны?". Я доволен, если получу объяснение.
Глава Фейнмана « Цветное зрение» также интересна и актуальна.
Мне также напомнили об этом подобном вопросе

Ответы (6)

Из вики-статьи о цветовом зрении как иллюстрации того, как поглощаются фотоны:

Восприятие цвета начинается со специализированных клеток сетчатки, содержащих пигменты с различной спектральной чувствительностью, известных как колбочки. У человека есть три типа колбочек, чувствительных к трем разным спектрам, что приводит к трехцветному цветовому зрению.

Каждая отдельная колбочка содержит пигменты, состоящие из апопротеина опсина, который ковалентно связан либо с 11-цис-гидроретиналем, либо реже с 11-цис-дегидроретиналем.

Таким образом, молекулы с разными спектрами поглощения поглощают оптические фотоны и запускают последовательность подачи сигнала в мозг. Дело это непростое и относится больше к биологии, чем к физике. Физическая часть заключается в том, что фотон сталкивается с молекулой и поднимает электрон на более высокий уровень, что вызывает ряд реакций, которые в конечном итоге регистрируются в мозгу.

Да, действительно важная часть заключается в том, что обнаружение света сетчаткой — это квантовый процесс . См. "фотоэлектрический эффект" для получения дополнительной информации об этом лакомстве.
@CarlWitthoft И в конце концов вы доходите до того, что мозг запутался со всем миром, который он наблюдает, включая звезды, находящиеся за тысячи световых лет от нас. Несколько сбивает с толку.
@Luaan Учитывая, что такая предполагаемая запутанность может быть порядка 1 с 10 Я бы не особо беспокоился об этом. :-)
@CarlWitthoft НО [ :-) ] все фотоны находятся в мгновенном «общении» со всеми другими фотонами и «неподвижны» (или бесконечно «быстры») (d/t как d->0 и t->0 =?), поскольку они пребывать во вневременной и «внепространственной» вечности, возможно, в полной тьме и/или в абсолютном свете и... [Сколько фотонов может танцевать на булавочной головке...?]
Замечательные мы биокомпьютеры, замечательные.
@RussellMcMahon Нет в моих книгах. ведь нет ничего выше скорости света c –
@annav Мы точно ничего не знаем :-). Подставьте значения скоростей > c и посмотрите, что происходит с энергией при увеличении скорости. | Но я имел в виду, что происходит с фотонами В ц. Подключив вещи к стандартным уравнениям, время перестает «течь», расстояние «сжимается» до нуля. Все фотоны «не видят» ни времени, ни расстояния. В «их мире» нет ни времени, ни расстояния. Давным-давно я заметил Комментарий физика о том, что он был недоволен проведением экспериментов с «частицами», которые находились в мгновенной «связи» со всеми остальными Он, по крайней мере, пришел к тому же заключению, что и моя наивная непрофессиональная картина.
@RussellMcMahon Вы ошибаетесь. Существует огромное количество экспериментальных данных, которые согласуются с пределом скорости c, включая текущие эксперименты на LHC. Мы давно вышли из того возраста, когда можно было размышлять и придумывать атомную теорию. У нас сейчас точные цифры.
@annav извините, Эйнштейну это тоже не понравилось ... но оказывается, Бор был прав, а Альберт ошибался. Квантовые частицы ведут себя не так, как «настоящие» частицы. Это доказано экспериментально . Это означает, что квантовых частиц на самом деле не существует :-)

Фотоны могут создаваться и уничтожаться свободно, поскольку у них нет ни заряда, ни массы. Включите свет, и вы создадите много фотонов. Любое тело (состоящее из атомов) не при температуре абсолютного нуля самопроизвольно излучает фотоны.

Они потребляются так же легко. Почти любой объемный материал будет поглощать фотон в электронах на поверхности, преобразовывая энергию в вибрацию плотности. Никакой тайны; электроны (будучи заряженными) могут это сделать. Это процесс, противоположный излучению через тепловую вибрацию.

Итак , куда это девается … подумайте об электромагнитной волне, а не о ее квантовании. Вибрации в поле E заставляют электроны плескаться вперед и назад. Движущиеся заряженные частицы, в свою очередь, создают изменения электрического поля, которые нейтрализуют волну и не позволяют ей распространяться дальше. Куда уходит океанская волна, когда ударяется о берег? Она перестает распространяться, поэтому волна (явление, а не экземпляр объекта) перестает быть.

Идея частиц заставляет вас представить себе вещь , которая существует как объект, а это вводит в заблуждение и отвлекает от концепции. Частицестность в данном случае является лишь частью правил , утверждающих, что какое-то физическое взаимодействие отбирает или отдает энергию по принципу «все или ничего». Это видно в случаях, когда электрон меняет орбитали, в том числе когда это является частью химического процесса. Объемные пигменты, которые могут свободно поглощать любую частоту (в диапазоне), по-прежнему поглощают энергию ровно одной волны за раз в единицах амплитуды, описываемых постоянной Планка.

Вибрация — динамика, которую можно запустить и остановить — лежит в основе созидания и разрушения. Создание или уничтожение единиц фиксированного размера проявляется только в правилах для этого и не представляет собой объект в том смысле, который вас беспокоит.

В более общем случае вы удивляетесь, как что-то может исчезнуть. А почему бы не? Некоторые вещи законсервированы и могут только перемещаться; другие вещи не имеют ограничений. Для производства света вам необходимо поставлять энергию и уравновешивать «вращение». Это индивидуальные атрибуты, а не конкретные частицы, и именно так обычно и обнаруживаются такие правила. Электрон может быть создан, если вы также создадите позитрон в то же время, чтобы сбалансировать общий заряд: вы не разрушаете что-то или перемещаете вещи откуда-то еще, вы создаете больше вещей.

В настоящее время лучшей моделью для объяснения всего этого является квантовая теория поля, где все представляет собой поля и их динамические возмущения, а частицы возникают из правил. IOW, точно так же, как приведенные выше объяснения с фотоном.

Куда уходит песня, когда ты перестаешь петь? Это динамический процесс, а не фиксированный объект. Он уходит, когда этот процесс останавливается.

Несмотря на очень хорошие ответы о системах в глазах, я чувствую, что это самое близкое начало к ответу, который действительно ищет OP. Вопрос не в том, «куда уходит энергия», а в том, «куда уходит фотон ».
re «... Принадлежность частиц в этом случае является лишь частью правил, которые гласят ...» и связанных с ними намеков -> «Все модели неверны, некоторые модели полезны». -> Я бы чувствовал себя более комфортно с чем-то вроде «может быть смоделирован как ...» или «можно представить как что-то вроде ...» -> превращение дуальности волновых частиц в «просто метафору», я думаю, опасно.
Квантовая теория поля является правящим королем. Каждый раз, когда вы квантуете непрерывное поле, в математике появляются частицы. Это включает в себя квазичастицы, такие как квантованные волны электронной плотности и квантовые колебания кристаллической решетки. При более масштабных явлениях это явно артефакт правил, а не комок, существующий независимо от поющего хора. Также следует учитывать возмущения поля, не связанные с частицами. Преодоление запутанности, делающей его загадочным, не более опасно, чем настаивать на том, чтобы оно оставалось загадочным.
@JDługosz [Я знаю, что] QM - это, по сути, логическая абракадабра, которая просто отлично работает. Думать, что это «имеет смысл», в лучшем случае чрезвычайно опасно. Вы можете не верить Фейнману , но если это так, вы можете подумать, почему вы этого не делаете. (Возможно, это на самом деле придумал Бор («Hvis man kan sætte sig ind i kvantemekanik uden at blive svimmel, har man ikke forstået noget af det»)). В любом случае, это черепахи на всем пути вниз.
@RussellMcMahon Я посмотрел «wot» и получил « world of tanks » и «web of trust*», ни одно из которых здесь не сканируется. Итак, что?
@ JDługosz +1 за то, что приложил усилия, чтобы отреагировать на такое (в настоящее время) неясное высказывание. Словари в значительной степени сентиментальны в отношении полезных определений, но здесь дается превосходная трактовка в ... Эпистемических выражениях в английском языке 16-го и 17-го веков - это может быть достаточно хорошо переведено в нынешнем просторечии как «ИМХО» :-).
@JDługosz Хм - это не позволит мне добавить +1 к вашему комментарию - извините. Мое понимание, основанное на комментарии Фейнмана и многом другом, состоит в том, что КМ требует, чтобы это не имело смысла в Копенгагенской интерпретации. В многомировой интерпретации это может иметь смысл, за исключением того, что интерпретация нарушает всякое чувство чувственности. (Что не означает, что это обязательно недействительно). т.е. когда мы начинаем думать, что КМ — это просто удобный способ смотреть на вещи, которые можно понять при достаточном усилии, я думаю, что ключевой момент был утерян — наша реальность основана на фантазме.

Свет отовсюду падает на ваше глазное яблоко довольно случайным образом. Хрусталик направляет свет под определенным углом на определенную часть сетчатки. В этой статье HowStuffWorks показано, как это работает. Единственное существенное различие между объективами камеры и объективами глазного яблока заключается в том, что мы можем динамически изменять форму объектива, чтобы фокусироваться на разных расстояниях.

Итак, ваша сетчатка состоит из набора палочек и колбочек , примерно расположенных в виде сетки. Они немного случайны, но вы можете думать о них как о мониторе вашего компьютера: набор пикселей, расположенных близко друг к другу. При нормальном цветовом зрении большую часть работы выполняют колбочки, но помогают и палочки, особенно в условиях низкой освещенности. Каждый раз, когда фотон попадает в глаз, он поглощается. Иногда конус поглощает ее, превращая электромагнитную энергию в электрохимическую. Иногда фотон проходит и поглощается где-то в задней части глаза, превращая электромагнитную энергию в тепловую (тепловую) энергию.

Существует три вида колбочек, примерно соответствующих красному, зеленому и синему. Красные колбочки поглощают большую часть красного света, но очень мало зеленого света и почти не поглощают синего света. Зеленые колбочки поглощают большую часть зеленого света, а синие колбочки в основном поглощают синий свет. Если несколько фотонов попадают в колбочку в течение некоторого периода времени, она посылает в мозг сигнал: «Здесь тусклый свет». Если за один и тот же период времени попадает много фотонов, это посылает сигнал «яркий свет здесь».

То же самое происходит и со всеми остальными конусами. Между линзой, которая фокусирует свет так, что одна колбочка получает свет от небольшой части мира перед вами, и несколькими миллионами колбочек в вашем глазу, у вас есть гигантская электронная таблица Excel, закодированная в электрохимическом формате. Комбинируя информацию от нескольких колбочек разных цветов, электронная таблица содержит информацию о яркости и цвете под разными углами перед вами. Противоположный процесс — это способ отправки данных в мозг.

С этого момента мозг применяет кучу черной магии, которую мы едва понимаем, используя кучу, казалось бы, случайного кода, состряпанного миллионами лет естественного отбора. Он находит шаблоны в наборе данных и сравнивает их с известными шаблонами как в краткосрочной, так и в долговременной памяти, чтобы установить, на что вы смотрите, где он находится, что он делает, кто он и т. д. Он также добавляет визуальные данные в нашу память. центры пространственного восприятия, определяют скорость движения, информацию о времени и, возможно, множество других вещей, о которых я не знаю. Затем он в конечном итоге отправляет эту информацию в остальную часть мозга для принятия решений. Некоторые из этих решений принимаются автономно низкоуровневой обработкой, тогда как другие принимаются высокоуровневыми когнитивными центрами.

Представьте себе подпружиненную ловушку с отверстием такого размера, что только объект определенного размера может попасть в отверстие и вызвать срабатывание ловушки. Молекулы, участвующие в зрении, подобны этой ловушке: связь, имеющая электронную энергетическую щель, настроенную на видимые частоты света, инкапсулирована в специальный белок, который преобразует поглощенную энергию в изменение формы молекулы («подпружинивание» ловушка).

Короче говоря, энергия, переносимая фотоном, становится кинетической энергией для изменения формы молекулы.

После того, как ловушка сработает, она должна быть сброшена специальными ферментами, которые восстанавливают первоначальную форму. Обратите внимание, что «установка ловушки» требует энергии (полученной от вашего метаболизма и, следовательно, пищи, которую вы едите), что позволяет системе зрения усиливать относительно небольшую энергию от поглощения фотона в сигнал, который можно использовать для запуска передачи информацию в свой мозг.

Это грубое упрощение процесса, но это ключевые моменты того, куда уходит энергия и почему такое небольшое количество поступающей энергии может привести к такому сложному каскаду процессов.

Фотоны - это энергия . Когда фотон попадает на сетчатку, эта энергия поглощается и преобразуется в электрическую энергию в зрительном нерве.

Хотя это и не так, но, вероятно, OP хотел иметь детальный механизм, дюйм за дюймом; вы можете увидеть другие ответы (кроме одного!).
Фотоны обладают энергией, импульсом, собственным спином и орбитальным угловым моментом. Это не идентично ни одной из этих вещей.

Хотя уже есть несколько отличных ответов, я считаю, что они немного сложны. Пожалуйста, позвольте мне предложить упрощенный ответ.
Позвольте мне начать с аналогии звуковых волн и уха. Звук попадает в ухо и заставляет определенные реснички вибрировать в ответ на частоту и амплитуду звуковой волны. Точно так же фотон (в виде волны) попадает в глаз, и колбочки данного типа вибрируют в ответ на частоту и амплитуду световой волны. Так что, по сути, фотон преобразуется в электрохимический импульс, который поступает в мозг.

Как мы видим? Куда исчезают фотоны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v