Ist es möglich, einen Lichtstrahl mit der Frequenz 0 zu erzeugen?

Ist es möglich, einen Lichtstrahl mit der Frequenz 0 zu erzeugen?

Dies würde also Photonen beinhalten, die sich vorwärts bewegen, ohne mit irgendeiner Frequenz zu schwanken.

Wenn ja, wie könnte dies geschehen?

Wenn man bedenkt, dass ein solcher Strahl keine bekannte Farbe hätte (da unsere Augen Farben anhand der Frequenz des Lichtstrahls erkennen), wäre es möglich, einen Sensor zu entwickeln, der diesen Strahl erfasst?

Antworten (4)

Wir können eine monochromatische elektromagnetische Welle durch eines ihrer Felder darstellen, das E → oder B → Feld (bzw H → im Fall des Diagramms weiter unten). Wir können zum Beispiel schreiben

E → ( R → , T ) = E → 0 e ich ( k → ⋅ R → − ω T )
wo der relevante Teil für diese Frage ist ω , die Winkelgeschwindigkeit. Wenn sich die Frequenz einer Welle 0 nähert, nähert sich auch die Winkelgeschwindigkeit null ( ω = 2 π F , So ω Und F nur um einen Faktor von unterscheiden 2 π ).

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Für eine elektromagnetische Welle folgt die Wellenzahl k = 2 π λ . Daran sieht man das mit zunehmender Wellenlänge λ , k nähert sich ebenfalls Null.

Der Exponent in der Exponentialfunktion geht also mit abnehmender Frequenz und zunehmender Wellenlänge gegen Null: e 0 = 1 .

Uns bleibt übrig

E → ( R → , T ) = E → 0
das ist die Gleichung für ein statisches elektrisches Feld E → 0 die sich weder in der Zeit noch in der Position ändert.

Wir können ein solches Feld zum Beispiel nachweisen, indem wir es mit einer Testladung sondieren oder eine Spannung zwischen zwei Punkten messen.

Die gleiche Ableitung kann mit dem Magnetfeld erfolgen

B → = B → 0 e ich ( k → ⋅ R → − ω T )
und liefert das gleiche Ergebnis (statisches Magnetfeld).

Was die Frage zur Farbe betrifft, so ist Farbe lediglich eine Definition für bestimmte Wellenlängen im sichtbaren Bereich des EM-Spektrums. Da wir auch Röntgenstrahlen oder Mikrowellen keine Farbe zuordnen, trifft der Farbbegriff auch nicht auf eine solche Welle zu.

Ein Photon mit der Frequenz 0 würde mit nichts interagieren, daher ist es unmöglich zu wissen, ob es existiert.

Wie andere darauf hingewiesen haben, würde es ein statisches elektrisches Feld darstellen.
@KyleKanos Wie kann ein statisches elektrisches Feld sein? Letzteres hat Energie, während ein Photon der Frequenz 0 keine Energie hat.
@Sofia: Hast du dir die Mühe gemacht, die anderen Antworten zu lesen?
@KyleKanos ja, natürlich habe ich gelesen, aber ich stimme nicht zu, einfach weil ein Photon ohne Energie keine Energie enthalten kann. Mathematik kann sich entziehen, wenn wir sie nicht kontrollieren. Z.B E → = E 0 e ich ( k → ⋅ R → − ω T ) wird E 0 für ω = 0 , k = 0 . Aber E 0 braucht Gebühren. Wo sie sind? Woher sollen sie erscheinen? Wenn wir den Boden verlieren (Phänomenologie), können wir viele mathematische Wunder vollbringen.
@KyleKanos Da ich mir nicht sicher bin, ob mein vorheriger Kommentar klar war, fasse ich hier zusammen, was ich Anna geschrieben habe. Wenn eine Antenne Photonen aussendet, tragen sie nicht die Ladungen der Antenne mit sich. Die Ladungen und die Photonen trennen sich als zwei verschiedene Einheiten. Wenn die Antenne zu einer statischen Ladung wird, emittiert sie nicht mehr. Das sind nicht mehr die energielosen Photonen, nicht die Ladungen der Antenne.

Es wird hilfreich sein, wenn Sie die Antwort von Motl in einer ähnlichen Frage lesen Virtuelle Photonenbeschreibung von B- und E-Feldern .

Ist es möglich, einen Lichtstrahl mit der Frequenz 0 zu erzeugen?

Es wird kein Licht sein, wenn Sie sich 0 nähern, es wird eine Radiowelle sein, dh sie wird von einer Antenne erzeugt. Denken Sie daran, mit einer sehr niedrigen Frequenz zu beginnen und sie weiter zu verringern, um sich 0 zu nähern. Die Elektronen auf der Antenne bewegen sich so langsam auf der Antenne, dass man ein statisches elektrisches Feld sehen wird und sehr lange warten muss, um eine Änderung zu sehen.

Dies würde also Photonen beinhalten, die sich vorwärts bewegen, ohne mit irgendeiner Frequenz zu schwanken.

Jetzt sprechen wir über Quantenmechanik und der obige Link ist aufschlussreich. In der Quantenmechanik können Photonen virtuell sein,

Die Wellenfunktion eines einzelnen Photons hat mehrere Komponenten - ähnlich wie die Komponenten des Dirac-Felds (oder der Dirac-Wellenfunktion) - und diese Wellenfunktion ist ziemlich isomorph zum elektromagnetischen Feld, wobei man sich an die komplexen Werte der E- und B-Vektoren bei jedem erinnert Punkt. Die Wahrscheinlichkeitsdichte, dass sich an einem bestimmten Punkt ein Photon befindet, ist proportional zur Energiedichte (E2+B2)/2 an diesem Punkt. Aber auch hier muss die Interpretation von B,E für ein einzelnes Photon geändert werden.

Ob also das Feld um ein Objekt herum elektrisch oder magnetisch oder beides ist, wird in der „Polarisation“ der virtuellen Photonen kodiert.

Und virtuelle Photonen müssen Feynman-Diagramme und Quantenelektrodynamik studieren. Auf der von Ihnen geforderten Ebene sollten Sie darauf vertrauen, dass sich die Quantenelektrodynamik nahtlos in die klassische Elektrodynamik einfügt.

Wenn ja, wie könnte dies geschehen?

Überall dort, wo es elektrostatische Felder und magnetostatische Felder gibt, wird es bereits getan, sie werden nicht Strahlen genannt.

Wenn man bedenkt, dass ein solcher Strahl keine bekannte Farbe hätte (da unsere Augen Farben anhand der Frequenz des Lichtstrahls erkennen), wäre es möglich, einen Sensor zu entwickeln, der diesen Strahl erfasst?

Voltmeter messen elektrische Felder und Kompasse zeigen magnetische an.

Ich entschuldige mich dafür, Sie wegen einer vor vielen Stunden gestellten Frage zu stören, aber ein Photon mit einer Energie von 0 trägt keine Elektronen mit sich. Ein Photon mit einer Energie ungleich Null ist das Photon selbst, es trägt nicht die Ladungen der Antenne mit sich. Wenn also die Antenne auf statische Ladungen reduziert wird, ist das ein vom Photon getrenntes Ding.
@Sofia nähert sich der Grenze von Null, es ist ein Photon. An dieser Grenze wird die Sinuskurve praktisch flach, soweit ein Experiment gehen würde. Ich meine, dass die Beschleunigung auf die Elektronen so langsam ist, dass nur das elektrische Feld der Elektronen angezeigt wird
Anna, mir scheint, wir haben zwei verschiedene Dinge im Sinn. Die Sinuskurve auf dem Oszilloskop wird zu Gleichstrom, das stimmt, aber stellen Sie sich die Photonen vor, die im Vakuum fliegen, keine Ladungen, kein Strom, wie der Benutzer sagt, " ein Lichtstrahl mit einer Frequenz von 0" . Ihre Energie ist ℏ ω . Und wann ω = 0 Was ist ihre Energie? Null, nichts. Sie erzeugen keine elektrischen Ladungen aus dem Nichts.
@Sofia Die Sinuskurve, von der ich spreche, ist die in der Antwort von Andy ... oben, die aus Zillionen von Photonen der Frequenz nu aufgebaut ist. In einer Antenne werden die Elektronen beschleunigt und geben diese Photonen ab. Die beschleunigte Ladung gehört den Elektronen. An der Grenze, an der die Beschleunigung gegen Null geht, wird die Sinuskurve sehr flach. (Bei Null sind die Photonen virtuell, was die Antwort von Lubos sagt.) Der E-Teil ist also wirklich das Feld der Elektronen.

Wenn Sie mit nichtlinearen Kristallen arbeiten, können Sie eine 0-Frequenz erzeugen. Mit TWM oder Three Wave Mixing können Sie eine Frequenz erzeugen, die die Summe oder Subtraktion von zwei anderen Frequenzen sein kann:

ω 3 = ω 2 − ω 1
Wenn ω 2 = ω 1 wir haben ω 3 = 0 und dann können wir eine 0-Frequenz erzeugen. Wenn dies auftritt, haben wir einen konstanten Strom.

Ist es möglich, einen Lichtstrahl mit der Frequenz 0 zu erzeugen?
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