Maximale Wellenlänge eines Photons/einer elektromagnetischen Strahlung?

  1. Diese fragte: Was ist die minimale Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung?

  2. Und auch das: Was ist die maximal mögliche Frequenz und Wellenlänge?

Die zweite Frage ist widersprüchlich; maximale Frequenz -> minimale Wellenlänge.

Ich frage genau das Gegenteil;

Was ist die minimale Frequenz und maximale Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung?

Das niedrigste gemessene/definierte scheint 3 Hz zu sein; ELF-Wellen Das bedeutet eine Wellenlänge von 1/3 der Lichtgeschwindigkeit; ~100 000 000 m.

Aber das kann nicht die physikalische Grenze für die Wellenlänge sein.
Gibt es eine solche physikalische Grenze für die Wellenlänge? (Ähnliche Grenze wie die Lichtgeschwindigkeit gilt für die Geschwindigkeit).

Grundsätzlich gibt es keine untere Grenze der Frequenz. Man könnte argumentieren, dass es eine höhere Grenze gibt, wenn man alle Energie im Universum gleich umwandeln würde H v ? Übrigens hast du λ = C / v etwas irreführend, wenn Sie "1/3 der Lichtgeschwindigkeit; ~ 100 000 000 m" sagen, da die Lichtgeschwindigkeit Einheiten hat M / S , aber die meisten Leute würden erkennen, dass du meinst 1 3 H z 3 × 10 8 M / S .
@jim Die Wellenlänge macht die Energie eines Photons kleiner. Die maximale Wellenlänge würde also gleichzeitig die minimale Energie eines einzelnen Photons darstellen. Obwohl Sie etwas haben können, das nur "nicht Null" ist, ist der Energieaspekt nicht relevant, der Punkt ist, dass ich bei dieser Länge erwarte, dass die Photonenwelle nur eine gerade Linie wäre, und dies würde uns Einblicke in die in gezeigten Probleme eröffnen Antwort von JohnRennie. Vielleicht ist die Größe des Universums durch diese Länge begrenzt?
Ich nehme an, die Grenze ist DC, der eine unendliche Wellenlänge hat.
@jim DirectCurrent hat nichts mit Photonen/Strahlung zu tun; Strom ist ein Fluss von sich bewegenden Elektronen.
Hier stimmt etwas nicht: Das niedrigste gemessene/definierte scheint 3 Hz zu sein; ELF-Wellen Das bedeutet eine Wellenlänge von 1/3 der Lichtgeschwindigkeit; ~100 000 000 m. macht keinen Sinn: Eine Wellenlänge wird nicht wie die Lichtgeschwindigkeit in m/s gemessen, und die Lichtgeschwindigkeit wird nicht in Metern gemessen.
@ZeroTheHero In der ersten Ansicht hast du Recht. Aber bitte. Überprüfen Sie die SI-Definition von Zeit und Länge, und Sie werden vielleicht feststellen, dass Sie auf diese Weise die Lichtgeschwindigkeit verringern können. Ich habe versucht, es hier offen zu schreiben; researchgate.net/publikation/…
Als anschauliches Beispiel: Was ist die längste Wasserwelle? Unter Offshore-Ölbohrplattformen finden Sie extrem hohe Wellen. Aber am längsten? Tsunamis oder der Wechsel von Ebbe und Flut.
Der Grund dafür, dass Ebbe und Flut die Wasserwellen mit der größten Wellenlänge sind, liegt darin, dass Wellen durch das Medium begrenzt sind und wir keine Gewässer haben, die länger als der Umfang der Erde sind. Wir könnten theoretisch auch längere Kanäle bauen. Sie können gekrümmt sein, zum Beispiel eine enge Spirale...
Ich denke, es gibt wahrscheinlich eine maximale Wellenlänge eines Photons, da es (wenn ich das richtig verstehe) aufgrund von Quanteneffekten eine niedrigstmögliche Energieeinheit gibt. Es wäre interessant zu berechnen, was die Wellenlänge des niedrigsten Energieniveaus ist.
@Jonathan Ich stimme dir zu, habe aber die Antwort von John Rennie akzeptiert, weil er zugibt, dass diese Länge nicht bekannt ist. Im Grunde denke ich, dass das sehr einfach ist; Die Planck-Konstante ist die niedrigste Energie, die das Photon quantifiziert.

Antworten (3)

Es gibt keine theoretische physikalische Grenze für die Wellenlänge, obwohl es einige praktische Grenzen für die Erzeugung sehr langer Wellenlängen und ihre Detektion gibt.

Um eine lange Wellenlänge zu erzeugen, ist eine Antenne von ungefähr einer Wellenlänge erforderlich. Die beschleunigte Expansion des Universums aufgrund der dunklen Energie bedeutet, dass die Größe des beobachtbaren Universums zu einer Konstante tendiert, und das wird es vermutlich schwierig machen, Wellenlängen zu erzeugen, die länger als diese Größe sind.

Was die Erkennung betrifft, neigen wir dazu, die mit einer EM-Welle verbundene Änderung des elektrischen Felds zu messen, nicht ihren absoluten Wert. Wenn die Frequenzen niedriger werden, brauchen wir entweder Wellen mit erhöhter Intensität oder immer empfindlichere Geräte. Beide haben praktische Grenzen, obwohl ich zögere, darüber zu spekulieren.

Danke für diese Antwort. Das war genau das, was ich zu hören erwartet hatte, und der Aspekt, den ich überprüfen wollte; "Es gibt keine theoretische physikalische Grenze für die Wellenlänge". Kein Wunder, dass ich auch mit Google nichts gefunden habe. Ich denke, dies ist ein Bereich, in dem etwas Arbeit geleistet werden sollte, da Sie darauf hinweisen, dass "das Universum zu einer Konstante tendiert, und dies wird vermutlich die Wellenlänge begrenzen", sodass die Erstellung dieser theoretischen Grenze durch ein Modell uns einige Antworten darauf geben könnte Universum.
Es gibt auch Grenzen im Großen (Kleinen) λ durch die Instrumentenantwort auferlegt, dh Sie benötigen im Allgemeinen größere/längere (kleinere/kürzere) Antennen für größere (kleinere) λ .
Instrumente können effizienter sein, wenn sie an die Wellenlänge angepasst sind, aber dies ist keine Notwendigkeit.
Vielleicht könnte ein Schwarzes Loch aufgrund der Rotverschiebung wirklich niederfrequente Strahlung erzeugen?
Wie könnte etwas im Universum eine Welle mit einer längeren Wellenlänge erzeugen als der Kausalitätshorizont des Universums? Ist das theoretisch überhaupt möglich? Oder eine Wellenperiode, die länger ist als das Alter des Universums selbst?

Ergänzend zu dem, was andere gesagt haben, ist hier ein kleiner Beweis dafür, dass es keine maximale Wellenlänge gibt:

Nehmen wir an, dass es eine maximale Photonenwellenlänge gibt.

Beobachter B entfernt sich von Quelle A. Quelle A emittiert ein Photon maximaler Wellenlänge in Richtung Beobachter B. Aufgrund des Doppler-Effekts ist das Photon aus der Perspektive von Beobachter B rotverschoben, was bedeutet, dass es beobachtet wird, dass es eine längere Wellenlänge hat.

Diese beobachtete Wellenlänge ist nun größer als die maximale Wellenlänge. Widerspruch.

Daher gibt es keine maximale Photonenwellenlänge qed

Umgekehrt würde ein Photon blauverschoben, wenn sich der Beobachter auf die Quelle zubewegt, was nach der gleichen Logik beweist, dass es auch keine Mindestwellenlänge gibt.

Aber realistischerweise gibt es Grenzen für die Frequenzen, die erzeugt oder beobachtet werden können. Extrem hochenergetische Photonen können spontan ein Teilchen/Antiteilchen-Paar erzeugen. Wenn diese später vernichten, erzeugen sie zwei Photonen, die daher jeweils weniger Energie haben.

Und viel Glück beim Versuch, einen Detektor zu bauen, der Photonen mit einer Wellenlänge erkennen kann, die größer ist als die Größe des beobachtbaren Universums.

Die maximale Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle auf der Erde beträgt

40.075 Kilometer.

Wir brauchen mindestens eine Entfernung von einer Wellenlänge für eine stehende Welle (nehme ich an), und die längste Entfernung, die wir haben, ist der Äquator , der längste Umfang um die Erde (40.075 km), der nicht genau kugelförmig ist.

Die entsprechende Frequenz dieser Wellenlänge ist

7,48 Hertz.

Ich sehe keinen Grund, warum eine solche Welle nicht existieren kann, denn wir haben sogar eine Wasserwelle dieser Wellenlänge, die als Ebbe und Flut gesehen wird.

Maximale Wellenlänge eines Photons/einer elektromagnetischen Strahlung?
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