Hoe ver kan men licht verdunnen.

[tempelier]

Als er niets in de weg is dan is op licht de kwadraten wet van toepassing.
 
Dat betekent dat de hoeveelheid energie per oppervlakte blijft afnemen.
 
Als we nu eens de onderstelling maken dat hoever licht kan komen onbegrensd is, dat treed er iets eigenaardigs op:
 
Het licht komt in de buurt van de Planck eenheden, van afstand en energie.
 
Dus ergens is een soort punt waar een energie hoeveelheid van licht zich niet meer kan splitsen en dus ook niet meer verdelen.
 
In principe betekent dat de homogeniteit moet worden doorbroken.
 
Dit alles zal stellig op een domme denkfout van mij berusten.
(Met als excuus dat het mijn vakgebied niet is)
 
Maar misschien kan toch iemand er zijn licht  over doen schijnen.

[megabon]

Verdunnen tot nul gewoon het licht uitdoen

[Thionyl]

Fotonsplitsing aangetoond - New Scientist

https://newscientist.nl/nieuws/fotonsplitsing-aangetoond
 
</> Is dit iets?
 

[Benm]

Ik denk niet dat het daarmee van doen heeft.
 
Stel je voor dat je een lichtbron hebt (lamp, ster, whatever) en je neemt een denkbeeldige bol daaromheen. Alle fotonen gaan door de schil van die bol heen (mits er niets in de weg zit, zeg maar 'in de ruimte'). Op basis van intensiteit van de lichtbron en straal van de bol kun je uitrekenen hoeveel fotonen er per vierkante meter door die bolschil gaan. 
 
Maak je de lichtbron heel zwak en/of de bol heel groot, dan kom je op 'telbare' aantallen per vierkante meter per seconde, of bij nog grotere afstanden wellicht op telbare aantallen fotonen per vierkante kilometer per jaar. 
 
Je loopt dan domweg tegen de kwamtumeigenschap aan waarbij licht gezien moet worden als deeltjes. 
 
Je zou het ook kunnen uitrekenen, bijvoorbeeld hoeveel fotonen per seconde van een fietslampje tig kilometer verderop per seconde nog in 1 van je ogen terecht komen. Een compleet geaccommodeerd oog kan (waarschijnlijk) een enkel invallend foton waarnemen, al is dat niet met 100% kans. Stel dat iemand een fietslampje op een marskarretje had gezet kon je uitrekenen hoe vaak je een lichtflitsje zou zien, in het theoretische geval dat zowel de aarde als mars compleet onbelicht zijn door andere bronnen. 

[Emveedee]

Een staafje in je oog kan inderdaad een enkel foton detecteren, maar dit wordt weggefilterd door je hersenen omdat je anders teveel ruis zou zien. In de praktijk zijn er minstens 5 tot 9 fotonen nodig, binnen een interval van zo'n 100 ms, voordat je het daadwerkelijk ziet.

Aldus http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Quantum/see_a_photon.html

[Benm]

Dat is inderdaad wel een issue, maar ik wou het even niet moeilijker maken dan noodzakelijk voor het onderwerp. 
 
Er zijn uiteraard ook -apparataten- die met een vrij grote zekerheid een enkel foton kunnen waarnemen in een gegeven oppervlak (zowel oldschool fotomultiplicator buizen als moderne silicium gebaseerde oplossingen). 
 
Het concept dat ik probeer uit te leggen is dat licht uiteindelijk zodanig zwak wordt dat je het gaat zien als 'flitsjes per seconde/uur/jaar/eeuw', niet als een steeds zwakker wordend continu signaal. 

[Math-E-Mad-X]

Dus ergens is een soort punt waar een energie hoeveelheid van licht zich niet meer kan splitsen en dus ook niet meer verdelen.
 
In principe betekent dat de homogeniteit moet worden doorbroken.

 
 
Ja, je kunt dit vergelijken met een emmer water: je kan het water over twee emmers verdelen, en die emmers kun je op hun beurt ook weer elk over twee emmers verdelen, en zo kun je heel lang doorgaan.... tot je op een gegeven moment op het niveau van individuele watermoleculen komt. Op dat moment kun je het water niet meer verder splitsen. (je kunt een molecuul natuurlijk nog wel opsplitsen in losse atomen, maar dat is niet helemaal hetzelfde, want dan is het geen 'water' meer).
 
Net zoals dat water bestaat uit ondeelbare moleculen, zo bestaat licht uit ondeelbare fotonen.

[WillemB]

Licht is ook een golf, dat zou zich oneindig ver kunnen verspreiden, net als radio golven.
Het wordt wel steeds zwakker hoe verder het gaat, maar
 
wellicht komt er dan een moment, dat de golf te zwak is geworden om een foton te worden op het moment van waarneming.

[megabon]

Bevat 1 foton alle spectrum kleuren?

[mathfreak]

Bevat 1 foton alle spectrum kleuren?

Nee, de energie van een foton hangt altijd maar van 1 soort frequentie af.

[Michel Uphoff]

Naast dat het aantal fotonen bij toename van de afstand per oppervlakte-eenheid kwadratisch afneemt, is er ook de kwestie van de energie van het foton zelf. Licht 'verdunnen' zoals TS het noemt kent dus twee mogelijkheden, het aantal fotonen verminderen en/of de energie-inhoud van de fotonen verminderen.
 
In een expanderend heelal neemt door de kosmologische roodverschuiving de energie van het foton af. Vraag is dan of er een bovengrens is aan de golflengte van een foton. Op de diameter van het waarneembare heelal na, die je als een begrenzing van de golflengte zou kunnen beschouwen, is mij geen harde ondergrens voor de frequentie van een foton bekend.
 
Je zou theoretisch licht dan eindeloos kunnen 'verdunnen'. Vraag is wel wat de betekenis daarvan is, want fotonen met een dermate lage energie zullen m.i. geen fysisch betekenisvolle interactie aan kunnen gaan, en dus onmogelijk te detecteren zijn. Het zou (als bovenstaande redenatie stand houdt) wel interessant zijn te bedenken wat de minst energierijke foton-deeltje interactie is die fysische betekenis heeft (wat dan ook de maximale golflengte oplevert).
 
Onder die grens is het foton dan in fysische zin niet bestaand. Is het er dan ook niet?

[Benm]

Ik denk dat er wel een ondergrens is aan de energie van een foton, namelijk het punt waarop de golflengte (die toeneemt met dalende frequentie/energie) zodanig groot is dat deze niet in het heelal past. 
 
Voor praktisch gebruik is de vraag meer hoe groot je een antenne kunt bouwen: als de frequentie richting 1 Hz gaat dan is een goed werkende antenne zo groot als in de orde van de afstand tot de maan. Er zijn systemen zo laag als een paar kHz (voor communicatie met onderzeeboten), maar dat zijn al enorme antenne's en het werkt slechts tot beperkte diepte. 

[bobbejaan]

Je zou theoretisch licht dan eindeloos kunnen 'verdunnen'. Vraag is wel wat de betekenis daarvan is, want fotonen met een dermate lage energie zullen m.i. geen fysisch betekenisvolle interactie aan kunnen gaan, en dus onmogelijk te detecteren zijn. Het zou (als bovenstaande redenatie stand houdt) wel interessant zijn te bedenken wat de minst energierijke foton-deeltje interactie is die fysische betekenis heeft (wat dan ook de maximale golflengte oplevert).
 
Onder die grens is het foton dan in fysische zin niet bestaand. Is het er dan ook niet?

Niet meer te detecteren fotonen, (door ons niet te detecteren) zouden nog wel steeds invloed op het heelal hebben, door hun massa en energie.
Een mogelijke kandidaat voor de "dark matter, of dark energy" misschien?

[Back2Basics]

..
In principe betekent dat de homogeniteit moet worden doorbroken.
..

 
Ik denk dat de homogeniteit over het totale oppervlakte van de denkbeeldige omhullende bol toch wel constant blijft. Want als je echter maar een deel van die bol beschouwt, en geen foton aantreft, zal je beschouwde deel te klein zijn.

[Benm]

Inderdaad, de detector is gewoon te klein. Je kunt uitrekenen hoeveel fotonen per seconde per m2 verwacht worden op basis van afstand en intensiteit van de lichtbron. Als dat aantal klein is (zeg 0.000001) dan moet je ofwel heel lang meten, ofwel een grotere detector bouwen. 
 
Of het erg praktisch is is een andere vraag, je zult denk ik altijd een punt vinden waarbij je teveel storend licht van andere lichtbronnen hebt om het daadwerkelijk uit te voeren... tenzij je het met een heel zwak lampje in een lange buis doet oid.