Kérdés:
Miért nem öl meg a fény?
Shawn McDowell
2013-05-17 03:42:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Miért van minden egyes fotonnak ilyen alacsony az energiamennyisége? Egész nap fotonok ütnek el, és elképesztőnek találom, hogy nem párologok el.

Egyszerűen túl nagy vagyok-e fizikailag ahhoz, hogy a fotonok sokat ártsanak nekem, vagy a Föld mágneses tere kiszűri elég káros okát mint például a gammasugarak?

Kissé eltekintve a témától, de a „Profilok a jövőben” című cikkben, amikor a láthatatlanság lehetőségéről beszélünk, Arthur C Clarke azt mondja: „Egy láthatatlan ember nem csak vak lenne, hanem halott lenne”. Eleinte félremagyaráztam ezt, mondván, hogy bármilyen „láthatatlansági bájital” megöl. De amit mond, az az, hogy a normál fény túlságosan megzavarja a sejtjeiben zajló folyamatokat, ezért jó, ha meglehetősen átlátszatlan bőrrel rendelkezik, hogy távol tartsa.
Szerintem "gammasugarakra" gondolsz
öt válaszokat:
Martin Beckett
2013-05-17 04:07:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Az egyes fotonok nagyon kicsiek, és nincs sok energiájuk.
Ha sokakat egy helyre rak össze, akkor megsebezhet valakit - egyszerűen elegendő energiát szolgáltatva egy tárgy megolvasztásához (kérjen bármelyik kém táblázat egy lézersugár alatt).

A fotonoknak van egy másik nagyon furcsa tulajdonsága. Bár sok közülük sok energiát képes szolgáltatni és egy tárgyat felmelegíteni, egy kémiai kötés megszakításához elegendő energiájú foton kell. Tehát míg egyetlen nagy energiájú ultraibolya foton megtörhet egy molekulát a bőrében, és károsodást okozhat, addig az egymással azonos ponthoz érő egymilliárd alacsonyabb energiájú látható foton nem tudja megtörni ezt az egyetlen kötést. Annak ellenére, hogy együtt sokkal több energiát hordoznak, a kémia szempontjából az egyetlen fotonban leadott energia számít.

Szerencsére a Föld légköre elég energiával véd a fotonok elől, hogy a legtöbb kémiai kötést megszakítsuk.

Vannak * többszörös abszorpciós folyamatok, ahol több alacsony energiájú foton képes abszorbeálódni, hogy viszonylag nagy energiaátmenet alakuljon ki. Csak annyi, hogy ezeknek az eseményeknek a valószínűsége rendkívül kicsi (mert nagyjából úgy kell mondani, hogy több fotonnak ugyanabban a helyen kell lennie egyszerre * és * az egyes fotonokkal való kölcsönhatás viszonylag gyenge). Úgy gondolom, hogy erős hatású lézersugárra van szükség ahhoz, hogy lássa ezeket a hatásokat, de valójában nem vagyok ennek a szakértője.
-1
[Ez a KDP] (http://en.wikipedia.org/wiki/Monokálium-foszfát)? Mint mondtam, nem a szakértő ...
@Michael Brown: A többfotós átmenetek valójában valószínűbbek lehetnek, mint az egyetlen foton átmenetek, ha a fény intenzitása elég nagy.
Ez nem csak szerencse, az élet úgy alakult, hogy alkalmazkodjon a környezethez, amely magában foglal egy bizonyos fotontartományt. Ha a légköri pajzsok lehetővé tennék néhány más foton átjutását, az élet más módon fejlődött volna.
@MichaelBrown igen, az a KDP. Azokat a tulajdonságokat, amelyekről beszélünk, „nemlineáris optikai tulajdonságoknak” nevezünk - lásd a Wikipedia cikkben található hivatkozásokat.
A szemedben lévő valami több fotonra is képes elég nagy intenzitással reagálni. Néhány ember, akit elvakítottak az infravörös lézer baleseteitől, beszámolt arról, hogy utoljára zöld villanást láttak olyan színnel, amely megfelelt a kettős (hármas?) Fotonabszorpciós eseményeknek.
Hú, ezt a kérdést gyorsan megvédték. Találd ki, csak megjegyzést fűznék ... Egy másik szempont a hígítás vizsgálata. A nap felszínén természetesen a fényintenzitás azonnal elpárolog. De ha elvégezünk valamilyen geometriát, láthatjuk, hogy amint a gömb alakú fényhéj kitágul, mire a földre ér, közel 50 000-szer nagyobb területet fed le ... 50 000-szer csökkentve az intenzitást bármely ponton.
@FrankPresenciaFandos - korlátozott mértékben. Ha olyan légkörünk lenne, amely sok ultraibolya vagy erős röntgenfelvételt tett lehetővé, valószínűtlen, hogy az élet egyáltalán fejlődhetett volna.
@MartinBeckett: ebben nem lennék annyira biztos, az ilyen helyzetben élő élet valószínűleg csak úgy alakult volna ki, hogy más módon használja az XUV-t vagy a röntgent.
Brandon Enright
2013-05-17 09:21:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Van egy kissé nem fizikai válaszom az Ön számára. Ha megengedi, hogy kissé kibővítsem kérdését, hogy "miért nem öl meg a fény, vagy másképp nem teszi lehetetlenné a Föld minden életét", a válasz az, hogy a Föld az úgynevezett " lakható zónában" van. .

Ha a Nap olyan sok fényt vagy fényt termelne olyan magas energiákon, hogy az megölne téged, az is annyira felmelegítené a bolygót, hogy folyékony víz nem lenne lehetséges. Ebben az esetben valószínűleg ésszerű az " antropikus elv" alapján azt állítani, hogy a lakható zónában lévő bolygón élünk, mert különben nem lennénk ilyen kérdések feltevésére. Természetesen vegye figyelembe azt is, hogy a lakható zónát saját életparamétereink alapján határoztuk meg, így itt egy kis körkörös meghatározás található.

Igen, valóban - ez a kérdés másokra emlékeztet, például "miért nem öl meg az oxigén" vagy "miért szeretjük a kék és a zöld színt"?
krs013
2013-05-17 05:10:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ez a kérdés érdekesebb, mint elsőre gondoltam. Tetszik. A kérdésre adott válasznak több különböző része van; Csak egy olyan párral járulok hozzá, akikben van valami közös: testünk (és minden más, ennek semmi köze a testekhez) a fotonokat is kb. Olyan gyorsan bocsátja ki, amennyire elnyeli őket.

A makroszkopikuson / termikus skálán fekete test sugárzás van. A fekete test sugárzása révén minden anyag folyamatos sugárzási spektrumot bocsát ki. Ennek a spektrumnak az eloszlása ​​elsősorban a tárgy hőmérsékletétől függ. Ezért tűnnek úgy, hogy a tűzbe helyezett tárgyak vörösen világítanak, legyen az fa vagy fém vagy szikla. Testünk is így bocsát ki sugárzást, de hőmérsékletünkön ez a spektrum az infravörös tartományban van, így nem látható (az emberek számára - a kígyók láthatják a testhőt). Mivel minden ilyen módon elnyeli és bocsátja a fotonokat, van egy olyan egyensúly, ahol annyi hőenergiát kapunk, amennyit elveszítünk, bár ez csak egy olyan környezetben van, ahol minden egyensúlyban van. Az olyan forró dolgok, mint a nap és az izzólámpák, ezt eldobhatják, ezért meleg érzés kimenni ... vagy hőforrás alatt lenni. Egyébként ne aggódjon a túl sok foton feltöltése miatt, ugyanolyan gyorsan hagyják el.

Mikroszkópos skálán a fluoreszcencia nehezen betűzhető jelensége van. Amikor egy nagy energiájú fotont elnyel egy atom, energiájának egy része alacsonyabb energiájú fotonként újraválasztható. Természetesen ez nem minden alkalommal fordul elő, és nem tudom, hogy a testünkben sok minden előfordul-e. Ez az anyag tulajdonságaitól függ. Itt kapunk fluoreszkáló lámpákat, pigmenteket és mosószereket - a mosószergyártók valójában fluoreszkáló pigmenteket tartalmaznak a termékeikben, így a ruhák jobban látható fényt bocsátanak ki, mint amennyit fizikailag kellene, az UV-fény elnyelésével és a látható tartományba való visszahelyezésével. Egyébként, bár nem vagyok biztos benne, hogy ez az elv főleg megment-e az atomizálódástól, érdemes emlékezni arra, hogy nem minden foton, amely eltalál, nem marad ott.

Összefoglalva tehát, annak ellenére, hogy a fény által keltett energia testünk (és a föld) jelentős (képzelje el, ha nem lenne nap - a sugárzás fontos!), nem fogjuk feltölteni a fotonokat. Egyensúlyban vagyunk.

+1 a különböző jelenségekhez kapcsolódó bejövő és kimenő energia egyensúlyához.
Manishearth
2013-05-17 11:15:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Az általános foton nem túl veszélyes. A legtöbb foton, amellyel találkozunk, képes a testünket melegíteni, és nem sok más. A fotonok által naponta elnyelt hőmennyiség nem olyan sok, ezért ez ritkán jelent problémát.

A fotonok érdekessége, hogy két alacsonyabb energiájú fotonból egyetlen foton sem lesz magasabb energia (frekvencia). Tehát millió látható fotonnak még mindig nem lesz ugyanaz a hatása, mint egyetlen ultraibolya fotonnak. Például, ha egy bizonyos kémiai kötéshez meg kell szakadni egy UV fotont, akkor sok látható fotont nem lehet lőni.

Az ultraibolya fotonok képesek mutálni a DNS-t és más lényeges molekulákat. Túl sok, és valószínű, hogy bőrrákot kap. Testünk úgy van beállítva, hogy képes legyen megbirkózni kis mennyiségű UV-sugárzással (amelyet naponta tapasztalunk), így általában nem jelent problémát. Ha napsütéses napon tartózkodik, a fényvédő krém segít a kétszeres biztonságban.

A gammafotonok közvetlenül a bőrön átjutnak, és befolyásolják testünk többi molekuláját. A testünk ismét képes kezelni kis mennyiségű gamma-sugárzást, de ha ez egy erős sugár, akkor (a túlmelegedéstől eltekintve) a testünkben található számos alapvető vegyi anyag (esetleg mérgező) töredékekre bomlik.

A mágneses mező nem annyira hatékony, hogy távol tartsa a fotonokat 1 , de a Föld légköre távol tartja a legtöbb UV / gamma sugárzást. Az űrhajósoknak az űrben speciális szűrőkre van szükségük űrruhájukban (és ingáikban), hogy elkerüljék a kozmikus sugarak általi megégést. az em> bejutást mind a mágneses mező, mind a légkör megakadályozza (az együttes hatás az aurorákat okozza). Ezek (és bomlástermékeik) képesek elég sok kárt okozni, ha akadálytalanul kerülnek a felszínre.

A mag mezőre adott +1 nem befolyásolja a fotonokat.
fffred
2013-05-24 05:53:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Egy látható fotonnak nevetséges mennyiségű energiája van, hogy ártson nekünk: körülbelül $ 2 \ szor10 ^ {- 19} $ Joule. Ez körülbelül 50 000 000 000 000 000-szer kisebb, mint a fejedre hulló esőcsepp energiája (0,01 joule). De egy másodperc alatt az esőcsepp nagyságú napfénysugár 10 $ ^ {17} $ fotont küld, ami ugyanolyan erősvé teszi, mint az esőcsepp.

A napfénysugárnak vagy az esőcseppeknek alapvetően ugyanaz az erejük. Mindkettő olyan "részecskékből" (fotonok vagy vízmolekulák) készül, amelyek egyenként kölcsönhatásba lépnek testünk molekuláival. Egy foton megközelítőleg kölcsönhatásba léphet egy molekulával, de ez nem elegendő a károkozáshoz. Amikor a testmolekulákat sokszor eltalálják, mozgásba lendülhetnek és felmelegedhetnek. Ez okozná a napégést. Csak a mennyiség kérdése. Adjon másodpercenként 100 vagy 1000-szer több fotont a napból, és elkezd égni ...

Hogyan mérheted meg a napsugár "méretét", hogy összehasonlítsd az esőcseppel?


Ezt a kérdést és választ automatikusan lefordították angol nyelvről.Az eredeti tartalom elérhető a stackexchange oldalon, amelyet köszönünk az cc by-sa 3.0 licencért, amely alatt terjesztik.
Loading...