Frage:
Warum können wir kein Licht von Punkt A nach B sehen?
Zer01
2015-07-29 07:41:47 UTC
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Nehmen wir an, wir haben eine Staubwolke, die ein Lichtjahr breit ist, und jemand schießt einen Lichtstrahl von Punkt A nach B, weshalb es einem weit entfernten Beobachter nicht möglich ist, das Licht zu sehen, während es sich durch die Wolke bewegt mit Lichtgeschwindigkeit?

light

Weißt du, dass es nicht möglich ist?
Hier ist der Haken: Berechnen Sie die Intensität, die für die Originalquelle benötigt wird, wenn Sie über Längenskalen in der Größenordnung von Lichtjahren sprechen.Selbst mit einem stark (aber nicht perfekt!) Kollimierten Originalstrahl wird das gestreute Licht in viele feste Bereiche projiziert und fällt daher mit der bekannten Abhängigkeit ab.Entwerfen Sie also das richtige Detektorsystem und das ist kein großes Problem, aber verlassen Sie sich beispielsweise auf den Augapfel Mk I, und Sie haben Probleme.
Was auch immer Licht in Ihr Auge eindringt, es ist kein Licht, das nach B wandert.
In den meisten Nebeln ist die Dichte der Materie geringer als das Vakuum, das wir auf der Erde erzeugen.Es gibt Streuung, aber nicht viel davon - aber es ist * der * einzige Grund, warum wir überhaupt sichtbares Licht von Nebeln sehen können.Da wir so wenig Intensität haben, verlassen wir uns stattdessen eher auf Infrarotemissionen - aber selbst das ist das Ergebnis der Erwärmung, in einigen Fällen von einem nahe gelegenen Stern.
Ich bin mir nicht sicher, ob dies eine Frage zu Lichtechos oder ein grundlegendes Missverständnis darüber ist, was es bedeutet, etwas zu sehen.
In den meisten Fällen würde man das als "Sehen des Staubes während des Lichtimpulses" und nicht als "Sehen des Lichtimpulses während des Lichtimpulses" bezeichnen.Natürlich interagieren Sie auch nicht mit dem Licht, das vom Staub emittiert oder vom Staub reflektiert wird, wenn der Lichtimpuls auf den Staub trifft.Was Sie es nennen, ist nicht wirklich relevant, kann aber zu einer neuen Perspektive oder einem neuen Verständnis führen.
Ich habe diese Frage als "unklar, was Sie fragen" gekennzeichnet.Im Moment scheint die Hälfte der Leser anzunehmen, dass die Frage fragt, warum der Beobachter das Licht nicht sieht, und die Hälfte der Leser scheint anzunehmen, dass die Frage fragt, warum der Beobachter nicht sieht, wie der Staub allmählich von A nach beleuchtet wirdB. B.
Wenn der Beobachter weiter als B ist, ist das Licht bereits bei B angekommen, es sei denn, das Licht wird durch die Wolke ausreichend verlangsamt.
Acht antworten:
user12029
2015-07-29 07:47:42 UTC
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Manchmal tun wir das und das Phänomen wird als leichtes Echo bezeichnet.

enter image description here

Was Sie? Wenn Sie sich das ansehen, bewegt sich KEIN Gas. Es ist ein "Echo" genau so, wie Sie es beschreiben.

Das Problem ist, dass Sie einen Lichtimpuls benötigen. Wenn Sie einen konstanten Lichtstrom haben, entsprechen die "Lichtechos" genau dem, was Sie im Nebel auf der Erde sehen.

Dies ist ein fantastischer Link, aber ich denke, dass eine tiefere Erklärung erforderlich ist.Sagen Sie zumindest, dass das Pulsieren auf eine Supernova zurückzuführen ist.
Ich bin nicht davon überzeugt, dass dies die Frage der OP beantwortet, zumindest nicht direkt.Ich denke, dies könnte etwas detaillierter sein, wie / warum es darauf antwortet.
@KyleKanos Punkt A ist die Nova;Punkt B ist irgendwo anders.
Gutes Zeug Fuzzy (und Ernie).Ich lerne jeden Tag etwas Neues.
Dies ist der Star in der Animation: https://en.wikipedia.org/wiki/V838_Monocerotis
@CeesTimmerman dann Punkt B schließt den Beobachter ein.
Wie viel Zeit wird in diesem GIF dargestellt?
@duzzy diese Informationen finden Sie auf der verlinkten Wikipedia-Seite unter "Beispiele".
@duzzy - Basierend auf den Bildunterschriften auf dem [Wikipedia-Bild] (https://en.wikipedia.org/wiki/V838_Monocerotis#/media/File:V838_Monocerotis_expansion.jpg) ist es etwas weniger als 2 Jahre: Mai 2012 bis Februar 2014.
Technisch gesehen sieht der Betrachter immer noch nicht das Licht von A nach B, sondern nur einen Teil des Lichts, das natürlich in diesem Prozess reflektiert wird.Aber ich denke, das OP hat gerade angenommen, dass es aus irgendeinem Grund nicht möglich ist, obwohl es tatsächlich so ist.
Ernie
2015-07-29 08:32:01 UTC
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Es wäre möglich, den Fortschritt von Photonen durch den Raum zu beobachten, wenn der Lichtpuls außerordentlich intensiv wäre und wenn die Staubwolke, von der sie reflektieren, positioniert und geformt wäre, um das Licht auf uns zu reflektieren. Anstatt einen Strahl von Punkt A nach Punkt B zu schießen, wäre es besser, wenn die Lichtquelle zwischen uns und der Staubwolke wäre, da das von der Wolke reflektierte Licht für uns intensiver und wahrscheinlicher erscheint von uns gesehen werden. Es ist am besten, wenn der Puls augenblicklich ist, da es sich sonst um eine expandierende diffuse Gaskugel ohne innere Details handelt, wie John Rennie in seinem Kommentar hervorhebt.

Alle diese Bedingungen wurden durch den Link erfüllt, der NeuroFuzzy lieferte, was nach Angaben der Europäischen Weltraumorganisation die Zeitrafferfotografie eines Lichtimpulses von V838 Monocerotis zu sein scheint, der von einem Staub widerhallt, dahinter das spektakulärste Lichtecho in der Geschichte der Astronomie.

Es ist viel heller als eine Supernova, aber es ist nicht gerade eine Explosion. Das Licht des ersten Pulses erreichte 2002 die Erde. V838 Monocerotis verlor seine Außenhaut nicht. Stattdessen vergrößerte es sich enorm, bis seine Außenhaut nicht viel heißer als eine Glühbirne war. Dies ist ein sehr ungewöhnliches Verhalten und wurde möglicherweise dadurch verursacht, dass ein Stern einen anderen ausschlachten kann.

Die Animation des Lichtechos zeigt KEINE ausgeworfenen Trümmer. Was Sie sehen, ist das Licht selbst, das von interstellarem Staub reflektiert wird, der sich meistens hinter dem Vorfahren befindet, nicht davor. Das Lichtecho bildet mit V838 Monocerotis auf einem Fokus ein expandierendes Ellipsoid und wir Beobachter auf dem anderen. Es ist uns gegenüber konkav. Eine gute Beschreibung finden Sie im Wikipedia-Artikel, dem letzten Link unten.

Hier ist ein Bericht über das Ereignis und ein noch besseres Zeitraffervideo dank des Hubble-Teleskops: http://www.theatlantic.com/technology/archive/2014/06/space-cannibalism- is-beautiful / 373260 /. Es ist faszinierend, den Fortschritt der Photonen selbst zu sehen, wenn sie weite Strecken zurücklegen.

Hier ist eine vollständigere Geschichte des Ereignisses mit einer Bibliographie: http://www.phschool.com/science /science_news/articles/enigmatic_eruption_v838.html.

Der Wikipedia-Artikel enthält auch eine gute Bibliographie mit Verweisen auf diesen Lichtimpuls und das nachfolgende Lichtecho: https: //en.wikipedia .org / wiki / V838_Monocerotis.

Es fällt mir schwer zu verstehen, warum es wie eine sich ausdehnende Staubwolke aussieht.Was würden wir sehen, wenn es anstelle eines Blitzes eine kontinuierliche Beleuchtung wäre?Wäre es das Ergebnis einer Mischung aller Frames?
@Ruslan: Sie würden einen expandierenden Ball aus glühendem Gas sehen.Das Leuchten aus den äußeren Bereichen der Kugel würde dazu neigen, Details aus dem Inneren zu maskieren.Wie viele innere Details Sie sehen würden, hängt davon ab, wie dicht das Gas war.
@JohnRennie Glühgas?Du meinst doch Staub reflektieren.
@CeesTimmerman: ja, ich meine nur, dass es so aussehen würde, als ob es glühen würde, weil es das Licht streuen würde.Der Staub selbst ist kalt.
Wie ist das eine Antwort auf die Frage?Bestenfalls ist dies eine Erklärung für Neuros völligen Mangel an Details in seiner Antwort.
@KyleKanos Es verlinkt auch auf ein detaillierteres Video.
@KyleKanos: Ich habe einen neuen ersten Absatz hinzugefügt, um die Frage direkt zu beantworten, anstatt nur die Antwort von Neuro zu erläutern.
WBT
2015-07-29 22:13:14 UTC
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Wenn ein Teil des Lichts in einem solchen Winkel vom Staub reflektiert wird, dass es abgelenkt wird, um den Betrachter zu erreichen, sieht der Beobachter dieses Licht. Diese spezifischen Photonen, die den Beobachter erreichen, erreichen jedoch nicht B (es sei denn, sie werden dort vom Beobachter reflektiert). In ähnlicher Weise wird das Licht, das B erreicht, den Beobachter nicht erreichen, es sei denn, der Beobachter befindet sich am Punkt B (was in der gestellten Frage nicht in der gestellten Frage der Fall ist) oder Licht wird von B zum Beobachter reflektiert.

Der Beobachter kann aus früheren Erfahrungen mit dem Verhalten von Licht usw. schließen, um zu schließen, dass die Lichtquelle nicht die Staubpartikel, sondern A sind und dass jedes Licht, das nicht durch Staub zerstreut wird, B erreicht Im folgenden Bild können wir schließen, dass die Lichtquelle die Sonne ist und dass ein Teil des Lichts, das nicht von Partikeln in der Luft zerstreut wird, wahrscheinlich bestimmte Stellen auf dem Boden in diesem Feld erreichen wird. Hier können wir auch sehen, dass ein Teil des Lichts, das diese Punkte auf dem Boden erreicht, zum Betrachter zurückreflektiert wird, was die Schlussfolgerung bestätigt.

shafts of sunlight over field poking through clouds

Der Beobachter, dargestellt als Ein Auge ist ein Lichtdetektor, der nur das Licht erkennt, das es erreicht, den Betrachter, nicht das Licht, das es nicht erreicht. (Das ist die kurze Antwort auf die Frage.) Der Beobachter muss auch warten Welche Zeit auch immer die Photonen benötigen, um von A zu dem zu gelangen, von dem sie reflektiert werden, zum Betrachter.

Im Gegensatz dazu werden in diesem zweiten Foto bestimmte Lichtfrequenzen von B reflektiert (Punkte auf dem Boden) für den Betrachter, aber der Weg, dem das Licht folgt, ist aufgrund der unterschiedlichen Menge an Partikeln auf dem Weg zwischen diesen Bodenpunkten und der Lichtquelle nicht so deutlich dargestellt.

shafts of sunlight field

Digital Trauma
2015-07-30 03:12:56 UTC
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Mit einer Kamera, die "Bewegung mit einer Billion Bilder pro Sekunde" erfassen kann, kann dies im Labormaßstab erfolgen. Die verwendete Technik wurde als Femto-Fotografie bezeichnet.

enter image description here

(Bildnachweis an Ramesh Raskar, Associate Professor , MIT Media Lab)

Natürlich ist eine Kamera, die buchstäblich eine Billion Vollbilder pro Sekunde aufnimmt, mit der heutigen Technologie völlig unmöglich. Bei einer Bildgröße von 1000 x 1000 Pixel und 3 Bytes pro Pixel müsste eine solche Kamera eine Gesamt-Rohdatenrate von mindestens 3 * 10 ^ {18} $ Bytes / Sekunde oder 24 Milliarden Gigabit / Sekunde ausgeben!

Stattdessen muss die fotografierte Szene wiederholbar sein (dh völlig ruhig und Variationen in der Umgebungsbeleuchtung werden eliminiert). Mit einem Laser werden viele kurze Lichtimpulse in die Szene gesendet. Der Laserlichtpuls beleuchtet nicht nur die Szene, sondern löst auch eine Streifenröhre aus, die effektiv eine Scanlinie des Bildes erfasst. Bei mehreren wiederholten Belichtungen können die Scanlinien zu einem Bild und mehrere Bilder zu einem Full-Motion-Video zusammengesetzt werden. Der Trick besteht in der sorgfältigen Synchronisation von Zeit und Gesichtspunkten.

Weitere Informationen vom MIT hier.

Dies ist ein schönes Beispiel für "Licht bewegen sehen", aber es wäre gut, eine etwas ausführlichere Beschreibung des Experiments aufzunehmen, als nur auf eine externe Site zu verlinken (die veraltet sein kann).
Ihre Beschreibung ist irreführend.Die von Ihnen aufgenommene Animation zeigt nicht die tatsächliche Ausbreitung eines einzelnen Lichtimpulses.Soweit ich weiß, ist keine vorhandene Kamera in der Lage, eine solche Bildrate in einer solchen Qualität zu erfassen.------ Stattdessen haben sie Millionen von Bildern von Millionen wiederholter diskreter Lichtimpulsexpositionen aufgenommen: _Wir verwenden eine indirekte 'stroboskopische' Methode, die Millionen wiederholter Messungen durch sorgfältiges Scannen in Zeit und Blickwinkeln aufzeichnet.Dann ordnen wir die Daten neu an, um einen "Film" eines Nanosekunden langen Ereignisses zu erstellen.
Ich erinnere mich, dass alle Nachrichtenartikel zu dieser Zeit gleichermaßen irreführend waren.Alle sagten, "omg eine Kamera, die schnell genug ist, um zu zeigen, dass sich das Licht tatsächlich bewegt", was völliger Unsinn ist.
@LightnessRacesinOrbit Ich hoffe, ich habe dies ein wenig geklärt, obwohl ich nach den anhaltenden Gegenstimmen zu Pabouks Kommentar zu urteilen, vielleicht habe ich das nicht großartig gemacht.In anderen Nachrichten: Können Sie beobachtet werden, während Sie im Orbit herumrennen?Vielleicht wäre das die beste Antwort auf diese Frage ;-)
@DigitalTrauma:: P Es ist in der Tat eine ähnliche Frage!
Scott Baker
2015-07-30 00:04:01 UTC
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Nehmen wir an, Sie bauen einen Tischtennisballzähler. Es erhöht die Anzahl jedes Mal, wenn ein Tischtennisball auf den Sensor trifft.

Sie werfen einen Ball und es trifft auf den Sensor: Erkannt!

Sie werfen einen Ball von links über den Sensor nach rechts ... keine Erkennung, weil Sie den Sensor nicht getroffen haben.

Ihr Augapfel ist ein Lichtsensor, der Bilder aus dem Licht erzeugt, das auf Ihren Sehnerv trifft . Sie können kein Licht sehen, das nicht in Ihr Auge eindringt.

Um diese Metapher auf das "Lichtecho" in der anderen Antwort auszudehnen, werfen Sie gleichzeitig eine Billion Ping-Pong-Bälle, von denen ein kleiner Teil von Hindernissen im Raum abprallt und auf den Sensor trifft (der auch weiß, in welche Richtung)es wurde getroffen von)
almostTheRightThing
2015-07-29 21:25:20 UTC
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Mein Masterprojekt befasste sich mit so etwas (allerdings mit Wasserstoff-Alpha-Emissionslinien für Gaswolken zwischen Galaxien anstelle von Staub zwischen Sternen) und die Antwort in diesem Fall (und mit ziemlicher Sicherheit auch in diesem Fall) ist, dass Sie dies nicht können Sehen Sie es, weil es einfach zu dunkel ist, obwohl die Verwendung von Hunderten von Teleskopstunden Sie (vielleicht) in die Nähe bringen kann.

Auch dies ist nicht genau dasselbe, sondern ein verwandtes Konzept: http: / /arxiv.org/pdf/0711.1354v1.pdf

(das war nicht ich, aber das Papier, auf das ich mich am häufigsten bezog.)

Guill
2015-08-05 04:06:22 UTC
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Unter den festgelegten Bedingungen ist die Frage eine falsche Aussage. Tatsächlich könnten wir den Lichtstrahl zwischen den Punkten A & B "sehen". Wenn sich die Photonen von Punkt A nach B bewegen, werden einige Photonen abgelenkt (durch Kollision mit den Staubpartikeln) in unsere Richtung, so dass wir den Strahl "sehen" können. Nur wenn keine Staubpartikel (oder andere Partikel) vorhanden sind, können wir den Lichtstrahl nicht sehen.
Um Komplikationen aufgrund von Lichtintensität, großen Entfernungen und Diffusion zu vermeiden, wird das Experiment in einem Labor durchgeführt. unter Verwendung eines Laserstrahls und der Abstand zwischen A & B entspricht einer Licht-Nanosekunde.

N.S.
2015-08-05 15:54:12 UTC
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Wenn sich das von Ihnen beschriebene Photon von A nach B bewegt, gibt es keinen Grund, warum Sie es an Position C sehen können. Wenn Sie das Photon sehen konnten, hat es sich von A nach C bewegt, wo Sie sich befinden. nicht B. Daher können Sie den Weg, den das Licht durchläuft, nicht sehen, es sei denn, wie andere sagten, etwas wie ein Atom lenkt es ab. In allen obigen Antworten hat etwas Licht reflektiert, so dass es zur Kamera des Fotografen gelangt. Andernfalls ist dieses Photon nicht zu sehen.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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