Почему роль посредника сил света не видна в макроскопических масштабах? [закрыто]

Почему свет не может двигать электрически заряженный объект[?] ... Но тогда почему нельзя двигать заряженные объекты, освещая их?

Полярность электромагнитной волны, связанной с видимым светом, меняется сотни триллионов раз в секунду. Это достаточно быстро, чтобы заряженный макроскопический объект не ускорился заметно до того, как изменится полярность и он начнет ускоряться в другом направлении.

Электрически заряженные объекты излучают фотоны (кстати, почему мы их не видим?)

Если вы спрашиваете о виртуальных фотонах , связанных с силами Куоломба, см. ответ Анны.

Если вы спрашиваете об истинных фотонах, испускаемых объектами либо из-за излучения черного тела, либо из-за того, что они содержат колебательные заряды, химические вещества в наших глазах, реагирующие на свет, реагируют только на узкую полосу частот (или, если хотите, на узкую полосу частот). энергии фотонов). Поэтому мы видим свет только в этом диапазоне, который мы называем «видимым светом».

Я хочу прояснить это:

Электрически заряженные объекты испускают фотоны (кстати, почему мы их не видим?), и обмен этими фотонами приводит к тому, что разноименные заряды притягиваются, а заряды отталкиваются.

Электрически макроскопические объекты относятся к классическому режиму. Как только кто-то вводит фотоны, он находится в квантово-механическом режиме и нуждается в квантово-механических уравнениях для описания взаимодействий.

Эти фотоны виртуальны, т.е. являются математической конструкцией, необходимой для описания в терминах квантовой механики взаимодействия одинаковых и/или разных зарядов.

Это то, что происходит между электронами двух отдельных заряженных объектов (предположим, что они заряжены отрицательно)

Фотоны, которыми обмениваются, имеют все квантовые числа реальных фотонов, кроме массы, они вне массовой оболочки. Бесчисленные такие обмены создают классическое электрическое поле между двумя разделенными макроскопическими объектами. но эти виртуальные частицы нельзя увидеть. только внешние линии, электроны реальны, и их движение можно увидеть.

Так как носители силы, фотоны всегда виртуальны, потому что они должны быть посредниками взаимодействий. Как свободные частицы на массовой оболочке они называются реальными и огромное их количество составляют классическую электромагнитную волну, которую мы называем светом. Это может помочь понять, как фотоны создают классические волны.

В общем случае свет и составляющие его фотоны обладают импульсом и могут перемещать нейтральные или заряженные частицы, на квантовом уровне это будут диаграммы рассеяния фотонов электронами (или ионами). Так как реальные фотоны, созидающие свет, будут взаимодействовать соответствующими схемами с заряженным объектом, а также с нейтральным объектом, (потому что фотоны, как точечные частицы, видят атомы с их электронными облаками), передавая импульс. Это видно макроскопически как радиационное давление света.

Просто решил добавить несколько интересных примеров, иллюстрирующих, что свет может и действительно перемещает заряженные объекты:

1. Фотоэлектрический эффект . Например: ультрафиолетовый свет падает на алюминиевую пластину. Фотоны УФ-излучения несут столько энергии, что «выбивают» электроны из атомов алюминия. В общем случае это называется ионизацией . Подробнее об этом можно прочитать здесь и здесь .

2. Лазер . Обычно (или с точки зрения непрофессионала) падающие фотоны поглощаются внешними электронами среды, которые «перескакивают» в более высокое энергетическое состояние (но не покидая своих атомов; это называется возбуждением , а не ионизацией). См. также Вынужденное излучение и Лазерная накачка .

3. Микроволновая печь нагревает пищу, стреляя в нее радиочастотными фотонами, что заставляет молекулы воды очень быстро вращаться, чтобы выровняться с колеблющимся электромагнитным полем. Это происходит потому, что молекулы воды полярны , и называется диэлектрическим нагревом .

4. Солнечные паруса , как упомянул пользователь Эмилио Писанти в комментариях ОП . Он говорит, что « радиационное давление может работать только за счет взаимодействия с электрическими зарядами внутри материалов ».
   Пользователь The Photon также добавляет: « Когда вы говорите «свет падает на объект», вы говорите о взаимодействии, при котором свет поглощается объектом. Это происходит только в том случае, если объект содержит заряженные частицы ».

5. Оптический пинцет . Я лично еще не много читал об этом, но это, безусловно, круто.

Я думаю, из приведенных выше ответов ясно, что настоящие фотоны (с направлением импульса всегда равным направлению скорости) могут перемещать объекты, такие как космический корабль с большим парусом, приводимый в движение фотонами, которые поглощаются, независимо от того, заряды, которые их поглощают, бывают положительными или отрицательными (движение было бы еще более эффективным, если бы фотоны отражались).

Теперь, если мы рассмотрим взаимодействие между электроном и позитроном, фотон, которым обмениваются, является виртуальным, то есть он может иметь энергию и импульс, которые не зависят друг от друга. Представьте, что электрон и позитрон обмениваются виртуальным фотоном. В результате обе частицы движутся навстречу друг другу. В каждой вершине реальный электрон-реальный позитрон-виртуальный фотон фотон должен иметь 4-импульс, чтобы сохранить 4-импульс реального электрона и позитрона. Если вы сначала рассматриваете позитрон и электрон в состоянии покоя, то в вершине позитрона виртуальный фотон имеет энергию, равную энергии позитрона, и импульс, противоположный импульсу исходящего позитрона (что звучит нелогично, потому что вы ожидаете, что позитрон, чтобы иметь тот же импульс, что и импульс виртуального фотона). Так же, в вершине электрона виртуальный фотон имеет ту же энергию, что и уходящий электрон, и импульс в направлении, противоположном направлению электрона. Таким образом, в каждой вершине импульсы виртуальных фотонов имеют одинаковую энергию, но их импульсы противоположны. Для виртуального фотона этоимеет значение, положительный или отрицательный заряд в вершине взаимодействия.

Вы можете спросить себя, как электрон «узнает», что он взаимодействует с позитроном или электроном (или как позитрон узнает, что он взаимодействует с электроном или позитроном). Ведь виртуальный фотон, поглощенный электроном, — это то же самое, что виртуальный фотон, поглощенный позитроном. Я оставлю это вам, чтобы узнать.

Вы спрашивали, почему мы не можем видеть фотоны. Итак, видение объекта реализуется за счет приема фотонов на нашу сетчатку, которые в мозгу трансформируются в изображение. Итак, если вы хотите увидеть фотон, он должен испустить много фотонов, чтобы увидеть изображение фотона. Если одиночный фотон (с частотой в диапазоне разных частот, чтобы наша сетчатка могла реагировать на него) попадает на сетчатку, вы, возможно, увидите небольшую вспышку света (хотя я не знаю, видим ли мы что-то на самом деле после этого). один фотон попадает на сетчатку). Конечно, когда на сетчатку попадает много фотонов, мы видим изображение чего-то, но никогда не видим изображение самого фотона.