Можем ли мы изменить частоту фотона в воздухе?

Можем ли мы иметь источник света, испускающий фотоны в инфракрасном диапазоне, и после, скажем, 5 метров эти фотоны становятся фотонами в рентгеновском диапазоне?

Единственный известный мне способ изменить частоту фотона после его создания — это эффект красного смещения.

Но можем ли мы сделать это как-то?

РЕДАКТИРОВАТЬ: Пожалуйста, простите меня за использование выражения «в воздухе». Вакуум был тем, что я имел в виду, или еще лучше: «в просторечии имел в виду в полете».

РЕДАКТИРОВАТЬ 2: Позвольте мне перефразировать этот вопрос по-другому. У меня лампочка над потолком. Если я смотрю на эту лампочку, я не вижу света, если только я не нахожусь в 5 метрах от нее. Это означает, что на расстоянии < 5 м излучаемый свет является инфракрасным, а на расстоянии > 5 м излучаемый свет находится в пределах видимого диапазона.

Было бы интересно помочь в удалении опухоли внутри человеческого тела с использованием высоких доз радиации, но очень сфокусированных, и это могло бы привести к летальному исходу только в определенной части тела. Например, при опухоли головного мозга в середине мозга я хотел бы сжечь ее светом, но без сжигания окружающих тканей, таких как кожа, череп и мозг вокруг опухоли.

Для этого фотоны должны иметь частоту, которая не будет взаимодействовать с человеческим телом, пока они не достигнут опухоли, где их частота каким- то образом изменится и заставит их взаимодействовать с опухолевыми клетками, убивая/сжигая их.

Преимуществом этой процедуры будет высокая точность, возможность достичь недоступных ранее областей мозга и возможность избежать вскрытия человеческого черепа.

РЕДАКТИРОВАТЬ 3: Еще одним интересным применением этого было бы скрыть потолочные светильники над потолком, чтобы свет пересекал потолочные кирпичи на низкой частоте (как это делают радиоволны), а затем ниже потолочного кирпича они превращались в видимый свет и освещали комната. Итак, на первый взгляд, у нас была бы освещенная комната без ламп, лол.

Это возможно?

РЕДАКТИРОВАТЬ 4: Со звуковыми волнами мы можем перекрывать их (сосредоточивая их) и создавать более энергичные волны. Поскольку свет тоже ведет себя как волна, можем ли мы сфокусировать фотоны в одной точке, сложив их энергии, и, например, из двух фотонов с низкой энергией создать фотон с большей энергией?

Если вы хотите перейти от инфракрасного излучения к рентгеновскому, то ваши фотоны должны стать более энергичными. Откуда эта дополнительная энергия в воздухе? Один из способов — поднести к ним быстро движущееся зеркало, но не в воздухе.
Я отредактировал OP, пожалуйста, посмотрите, если не возражаете. Извините за неточность.
Привет, ПедроД; если вы снова отредактируете, не могли бы вы удалить « EDIT [N] » и объединить разные части вопроса? Этикет на этом сайте заключается в том, чтобы изменить сообщение, чтобы оно выглядело так, как если бы вы написали его таким образом с самого начала, а не оставлять явный знак того, что оно было отредактировано. (Предыдущие версии всегда доступны из истории изменений.) Но не стоит вносить новое редактирование только для этого изменения.

Ответы (5)

Насколько мне известно, кроме красного/синего смещения света, частота не может быть изменена после его излучения. Однако вы можете каким-то образом создать какой-то другой материал, который будет излучать рентгеновские лучи при поглощении инфракрасного света. Из-за природы света и того, как он действует как частица при взаимодействии с частицами, поэтому полученная энергия не накапливается при добавлении большего количества света, это будет сложно, если вообще возможно.

Как получить синее/красное смещение в воздухе? Можете ли вы объяснить более ясно? Середина воздуха не материальна.
Я истолковал «в воздухе» в просторечии как означающее в полете или после выброса. Красно-синее смещение потребовало бы большой скорости наблюдателя или источника. Поскольку свет движется с постоянной скоростью, если вы перемещаете источник, когда он излучает свет, волны будут сжиматься или растягиваться. Это приводит к синему смещению (поскольку волны сжимаются) или красному смещению (поскольку волны растягиваются).
Я отредактировал OP, пожалуйста, посмотрите, если не возражаете. Извините за неточность.

Направьте источник света вверх или вниз в гравитационном поле и позвольте Эйнштейну позаботиться о вас .

Конечно, если вы вынуждены использовать Землю в качестве источника вашего гравитационного поля, вам понадобится довольно чувствительный инструмент для измерения изменения частоты. К счастью для нас, на орбите есть набор высокоточных источников , и вы можете купить соответствующие высокочувствительные приемники в готовом виде по очень разумным ценам.

Я отредактировал OP, пожалуйста, посмотрите, если не возражаете. Извините за неточность.
Общая теория относительности предоставляет единственный способ изменить частоту света без взаимодействия с материей, и она не будет делать то, что вы хотите. Извини. Это так просто.
Разве мы не можем сфокусировать слабые фотоны в одном месте, а затем они суммируют свою энергию, создавая более сильный фотон? Так же, как мы можем сделать со звуковыми волнами.
Используя нетехнические слова, такие как «слабый» и «сильный» в этом контексте, вы легко можете спутать разные понятия. В этом случае фокусировка увеличивает количество фотонов (классически выраженное как амплитуда волны), не влияя на их частоту. Это верно и в акустической системе, хотя там следует использовать классическое (полевое) описание в ущерб квантовому.
Значит, мы никогда не сможем «сложить» две частоты фотонов, создав новый фотон с более высокой частотой? Извините за использование нетехнических терминов.
Ни в свободном пространстве (вакууме), ни даже в воздухе. В правильных материалах есть процессы удвоения частоты , но они лучше всего работают при высоких полях (очень интенсивный свет).
Эта вселенная (или наши знания о ней) разочаровывает. :(

В ответ на различные пункты, которые вы делаете в вопросе

Редактировать 4 - со звуком - энергия волны, о которой вы говорите, которую можно увеличить путем фокусировки, эквивалентна интенсивности света, которую мы можем увеличить, сосредоточив внимание с помощью линзы. Чтобы сделать рентгеновский снимок, нам нужно изменить частоту света — фокусировка звуковых волн не меняет их частоты — есть ли в этом смысл?

Re Edit 2 и Edit 3: я боюсь, что если у вас нет чего-то вроде удвоения частоты, описанного в другом ответе, частота света не может просто измениться. Примеры, которые вы описываете, особенно интересны, но, к сожалению, неосуществимы. Ближе всего к вашей идее в Редактировании 2 об атаке рака люди могут подойти с помощью протонной терапии (или даже антипротонной терапии) — то, как протоны повреждают ткани, означает, что они отдают больше энергии в конце своего пути, чем в конце пути. начало - чтобы узнать больше об этом, вы можете найти пик Брэгга.

Извините, я не думаю, что это тот ответ, который вы хотели услышать (или прочитать).

Не "в воздухе". Проблема (точнее, проблема) в том, что если вы возьмете инфракрасный фотон и превратите его в рентгеновский фотон, ваш новый фотон будет иметь значительно повышенную энергию, что, очевидно, происходит не просто так.

Тем не менее, есть эффекты, которые могут сделать это. Суть в том, что если вы хотите создать один фотон с длиной волны 400 нм, вам нужно два фотона с длиной волны 800 нм для сохранения энергии. В общем, это не могло произойти само собой, поскольку большая часть взаимодействия света и материи является «линейной». В нелинейной оптике атомарные среды используют различные переходы для получения новых частот, отсутствующих в стимулирующем свете. Простейшие случаи включают в себя ввод двух частот и получение либо их суммы, либо их разности. Рассмотрим, например, удвоение частоты.

ОП был заинтересован внести изменения в воздухе.
При достаточно интенсивном лазерном луче вы получите некоторое когерентное комбинационное рассеяние. Это действительно будет только понижающая передача. С действительно интенсивным лучом вы могли бы получить плазму и использовать ее как нелинейную среду. Ни одна из них не является особенно высокой эффективностью, если не сказать больше.
Я отредактировал OP, пожалуйста, посмотрите, если не возражаете. Извините за неточность.

Я думаю, что мы могли бы быть в состоянии сделать это. Предположим, что благодаря эффекту Бора поглощается определенная частота, и электрон выталкивается на уровень n=4. Теперь эта энергия будет высвобождаться по мере того, как она движется к земле 0. но если ее заставить опуститься, скажем, только на уровень 2, а затем поэтапно на уровень 1, то на земле 2 она теоретически будет излучать другой свет и, следовательно, другой свет. частота. Это связано с тем, что выделяется меньше энергии. Таким образом, частота должна измениться, чтобы изменить приведенную энергию с постоянной Планка.

Я думаю, это имеет смысл. Было бы неплохо узнать, возможно ли это и происходит ли это.

Такой хороший и продуманный вопрос.