Por que a luz sempre viaja em linha reta?
On Dezembro 31, 2020 by adminNão importa a luz do quadro, ela sempre se move em linha reta nesse quadro. Por que é que? Não me parece algo que deva ser necessariamente verdade. Se alguém corre para a frente e envia algo perpendicular ao seu movimento, por que continuaria a avançar com eles – não carrega a velocidade da fonte.
Comentários
- Mas carrega a velocidade da fonte, você já andou para frente enquanto jogava uma bola no ar?
- Outra coisa é que a luz requer relatividade especial e também tem propriedades como momentum, mesmo quando não tem massa.
- Caro Tony – Acredito que a maior parte do que você precisa pode ser lido em Feynmann " QED: The Strange Theory of Light and Matter ". Como Dan diz, a relatividade especial descreve a adição de velocidades e " como a luz parece " de diferentes quadros relativamente móveis. Para uma explicação realmente cotidiana: mesmo com a relatividade galileana (" cotidiana " vec para adicionar velocidades) algo indo direto a uma velocidade constante em um quadro ainda está indo direto em qualquer outro quadro se movendo a uma velocidade constante em relação a você. E para o quadro que está estacionário em relação a você, você pode pensar em um argumento de simetria …
- ou seja, … se você acender uma luz em uma direção, por que ela dobraria? Ele só pode fazer isso (e realmente o faz) se houver alguma assimetria no espaço. Portanto, aponte um feixe de laser para o ar seco em um dia claro – ele vai direto porque as ' propriedades do vácuo (o ar seco e com temperatura uniforme é quase o mesmo) don ' não apresentam irregularidades ou saliências – mas aponte-o em direção a uma estrada quente e ela dobrará para cima: a estrada ' é o aquecimento do ar acima dela faz a velocidade da luz depender da posição, e a simetria é quebrada.
- @Tony Dica: Por que um feixe de nível em um quadro horizontal inclinado em um ângulo em um quadro de referência girado, apenas para acomodar o inclinação da cabeça?
Resposta
Tudo se move na geodésica se não for movido por uma força diferente da gravidade – este é um axioma da relatividade geral (a equação geodésica). Geodésicas são linhas retas na ausência de gravidade – isso faz parte do outro axioma da relatividade geral (a ação de Einstein-Hilbert, ou a EFE ou qualquer outra).
A luz não interage muito com tudo , exceto muito fracamente com a gravidade e com alguns padrões de dispersão diversos, como aqueles que permitem que você realmente veja as coisas, mas esses são bastante pontiagudos (reflexão, refração, etc. – os caminhos são pontiagudos, desde que o limite de dispersão seja nítido ), então você ainda vê um monte de linhas retas.
Comentários
- @ Dimension1n0: That ' não está escrito, a gravidade não deve ' ser incluída. Coisas (também leves) que são influenciadas apenas pela gravidade terão linhas geodésicas mundiais.
Resposta
É um axioma da relatividade geral. Uma suposição básica. Uma afirmação mais precisa seria que a luz sempre viaja ao longo de um espaço-tempo geodésico. anúncio clássico A definição de velocidades na mecânica newtoniana não funciona na relatividade (a luz é o caso mais extremo). Essa é a fonte de todas as coisas estranhas na relatividade
Resposta
A retidão dos raios de luz segue da interferência construtiva de ondas que aproximadamente siga o caminho mais curto (ou mais geralmente um caminho extremal).
Em torno do caminho extremo, a derivada do comprimento do caminho em variações do caminho é 0. Portanto, todos os caminhos extremos têm o mesmo comprimento e, portanto, o mesma fase fazendo ondas seguindo-os interfere construtivamente. Caminhos em torno de caminhos não extremos interferem destrutivamente e as ondas que os seguem se cancelam. Esta explicação se aplica classicamente ao campo EM e equação de Maxwell, ou mecanicamente quântica ao campo de amplitudes. Esta é também a explicação do princípio de Huygen.
Feynman dá uma explicação detalhada disso em QED, a estranha teoria da luz e matéria , bem como em suas notas de aula e outros lugares.
A afirmação precisa deve ser que a luz no espaço livre se move em linhas retas e com velocidade constante em referenciais inerciais. Ela não se move em linhas retas ou com velocidade constante em referenciais acelerados ou não homogêneos mídia.
O fato de a velocidade da luz ser independente da velocidade do observador é um efeito relativístico. Formalmente, é um postulado da relatividade especial.
Na relatividade geral, a luz segue a geodésica em relação à métrica do espaço-tempo.
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