Свет — это едва ли не самое распространенное явление во всей Вселенной, на один протон приходится порядка 20 млрд фотонов!!!
Свет буквально пронизывает космическое пространство, он повсюду, даже если мы его не видим, ибо свет – это не только видимые лучи Солнца или искусственных светильников, но и недоступное глазу инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.
Однако, что происходит, когда источник света внезапно гаснет, куда деваются фотоны, исчезают ли они бесследно или переходят в иное состояние?
Чтобы это понять, необходимо сначала разобраться в природе света. И вправду, что такое свет?
Как это ни странно, но в этом вопросе до сих пор не поставлена точка. Свет удивителен, он обладает свойствами и частицы, и волны, не являясь ни тем, ни другим. Проходя сквозь призму, свет проявляет себя как волна, выбивая же электроны из фотоэлемента, он ведет себя как частица, не обладая при этом ни массой, ни зарядом, ни даже размером.
Понятно, что такие псевдочастицы не могут рассматриваться как строительные блоки материи (фермионы). Это принципиально отличающийся класс элементов, задачей которых является перенос взаимодействия или энергии. Называются такие элементы бозонами.
Кстати, в отличие от «настоящих» частиц, бозоны могут находиться в неограниченном количестве в одной точке пространства. Бозоном является и фотон света. Когда вы включаете лампу, она начинает излучать триллионы фотонов, которые разлетаются в разные стороны со скоростью, близкой к 300 000 километров в секунду.
Единожды испущенные, фотоны могут лететь миллиарды лет, пока на их пути не встретится какое-либо физическое тело, столкнувшись с которым, они могут быть либо отражены, либо поглощены. Мы более или менее хорошо понимаем, что такое отражение, отражённый фотон ведет себя примерно так же, как отскакивающий от твердой поверхности шарик.
С поглощением всё немного интереснее, сравнение фотонов с шариками здесь уже не работает. Если бы фотоны были «настоящими» частицами, масса освещаемых тел должна была бы расти, но как мы знаем, фотон не имеет ни массы, ни размера.
Сталкиваясь с предметами, он сообщает им свою энергию, и этот процесс и называется поглощением. А поскольку фотон — это и есть по сути энергия взаимодействия, то можно сказать, что с ее окончательной передачей исчезает и сам фотон.
Примером такой передачи энергии может служить разрушительное воздействие гамма-излучения или нагревание предметов солнечным светом — инфракрасным излучением.
Когда вы выключаете свет в комнате, испущенные в последний момент фотоны продолжают метаться, отражаясь от предметов и теряя с каждым таким отражением часть энергии, пока она не будет исчерпана окончательно. Фотоны исчезают, а комната погружается во мрак.
Всё происходит настолько быстро, что нам это кажется мгновением, но если бы наши глаза могли регистрировать движения со скоростью света, мы бы увидели, как в помещении становится всё темнее и темнее.
Если вам понравилась статья, то поставьте лайк и подпишитесь на канал Научпоп. Наука для всех. Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!