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光子飞行的能量哪来的?怎么能到达地球!

2020-09-03  怪罗科普

光子不像普通物质,因为它们没有静止质量。所以每当我们谈论物理或接近光速的运动时,我们必须使用一套全新的规则,即相对论。

用E = MC^2重新排列C =(E / M) ^ sqrt,我们可以推导出,对于质量的增加,当接近C时,能量也会增加。

在C点,一个有质量的物体需要无限的能量,同时它的质量也趋向于无穷,这就是为什么其他静止质量大于零的粒子不能达到C,而光子可以违反这一点。

它们的频率与它们在纯真空中以光速(即所有电磁波的速度)传播的能力有关。这个速度是一个常数C,速度为 299 792 458米/秒。

现在,由于光子没有静止质量,因此在哪里获得能量后,光子的能量就会等于光速,所以可以达到这个速度C。

现在,如果一个普通的物体在地球上走了很长一段距离(例如,想象一个球沿着长长的走廊滚动),摩擦力最终会使物体减速到停止运动。

光子不会受到同样的摩擦,因为它们没有之前所说的质量(不像球)。所以可以到达我们地球。

但光子在从遥远的恒星到达地球的过程中,也会以其他几种方式失去能量。

如果光子沿着它的路径遇到一个原子,这个原子可以吸收它,然后以较低的能量重新发射光子。

光子也可能遇到粒子并被散射,在这个过程中它的能量会被粒子吸收。然而,由于宇宙大部分是广阔的开放空间,这些事件通常不会阻止恒星的光线到达我们眼睛。

最后,还有一种机制在起作用,它降低了我们从遥远物体(比如其他星系)接收到的几乎所有光子的能量——宇宙的膨胀。

你可能听说过“红移”这个词,它描述的是光从较短波长到较长波长的转变,离开远离观察者的物体。

由于宇宙在膨胀,从我们的角度来看,其他星系似乎正在远离我们。我们从这些星系探测到的光仍然可以到达我们这里,但这是一种红移的光。

实际上离开星系时,较长的波长意味着较低的能量光子。光子能量的减少程度取决于遥远星系离开我们的移动速度。

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