Ich habe sehr wenig Hintergrundwissen in Physik, also entschuldige ich mich, wenn diese Frage schmerzhaft naiv ist.
Betrachten Sie folgendes Gedankenexperiment: Ein Beobachter befindet sich in einem geschlossenen Raum, dessen Wände, Boden und Decke vollständig aus Spiegeln bestehen, mit einer einzigen Lichtquelle in der Mitte des Raums. Wenn das Licht an ist, kann der Betrachter überall viele Kopien seines Spiegelbildes sehen.
Plötzlich schaltet sich die Lichtquelle aus. Intuitiv würde ich erwarten, dass der Beobachter "sofort" Dunkelheit sieht. Ich kann jedoch nicht herausfinden, warum dies bei der "Partikel" -Interpretation von Licht der Fall ist. Es sind offensichtlich schon viele Photonen von vorher im Raum. Außerdem wissen wir, dass sie nicht "verbraucht" werden, wenn sie gegen eine Wand stoßen, weil der Betrachter sonst nicht so viele Reflexionen von sich selbst sehen würde. Was passiert im Grunde genommen mit den Photonen, die sich bereits im Raum befinden, wenn das Licht ausgeht?
Ich vermute, die Antwort lautet ungefähr so: Die Photonen im Raum verlieren jedes Mal ein wenig Energie, wenn sie von einem Spiegel abprallen, aber es ist so winzig, dass wir immer noch mehr Reflexionen sehen können, als unser Auge auflösen kann. Wenn das Licht jedoch ausgeht, brauchen sie nur einen sehr kleinen Bruchteil einer Sekunde, um oft genug durch den Raum zu hüpfen, um vollständig zu streuen, was unser Auge nicht erkennen kann.
Ist das ungefähr richtig? Wenn wir einen theoretischen "perfekten Reflektor" hätten, würde das Licht für immer im Raum gefangen bleiben? Wenn wir Instrumente hätten, die solche Dinge sehr genau messen könnten, würde es (etwas) länger dauern, bis das Licht in einem Raum aus Spiegeln erlischt, als in einem Raum, der beispielsweise aus schwarzem Stoff besteht?
Bei der Reflexion an einem Spiegel verlieren die Photonen kein „kleines bisschen“ Energie. Entweder werden sie unverändert reflektiert oder vollständig absorbiert. Ein guter Spiegel reflektiert die meisten Photonen, absorbiert aber beispielsweise auch einen kleinen Bruchteil davon von ihnen.
Das heißt: Ihre Photonen verlieren mit der Zeit keine Energie; Was passiert ist, dass der Raum im Laufe der Zeit Photonen verliert: Für jedes Mal, wenn ein Photon auf eine Wand trifft, gibt es eine gewisse Wahrscheinlichkeit dass es absorbiert ("verbraucht") wird. Die Chance, dass es danach nicht verbraucht wird Treffer ist . Da die Photonen sehr schnell sind, werden sie in kurzer Zeit sehr oft von den Wänden abprallen wird wirklich schnell sehr groß, und dann ziemlich schnell sehr klein, so dass nach kurzer Zeit alle Photonen mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit verbraucht sind.
Eine wichtige Eigenschaft von Photonen, die vor einem "Wellen"-Hintergrund möglicherweise nicht ganz intuitiv ist: Die Energie eines einzelnen Photons wird vollständig durch die Frequenz des Lichts bestimmt. Blaue Photonen haben eine höhere Energie als rote Photonen. Die Intensität des Lichts wird nicht durch die Energie Ihrer Photonen bestimmt, sondern durch ihre Anzahl.
Würden die Photonen jedes Mal Energie verlieren, wenn sie von einem Spiegel abprallen, würden die Reflexionen allmählich ihre Farbe ändern, so dass schließlich blaues Licht rot wird, dann infrarot usw. Das passiert nicht: Die Spiegel ändern die Farbe nicht hell. Sie schlucken nur einen Teil der Photonen, dh sie verringern die Intensität .
Bei perfekten Spiegeln könnte man tatsächlich erwarten, niemals Photonen zu verlieren. Da aber jeder , der die Photonen betrachtet , auch absorbiert, würde der Raum irgendwann trotzdem dunkel werden. Es sei denn, es ist niemand drin.
Um zu pedantisch zu sein: Wenn Sie die Wände nicht auf Nulltemperatur halten, haben Sie immer einige Photonen als Schwarzkörperstrahlung im Raum. Bei „normalen“ Temperaturen liegen diese Photonen meist im Infrarotbereich, macht man es aber richtig heiß, fangen die Wände an zu glühen.
Timtam