Czy światło może zniknąć?

Pytanie

Pyta łukasz

Czy światło może zniknąć? Co się dzieje ze światłem gdy źródło, które je emituje, znika? Wiem, że niektóre powierzchnie pochłaniają, a inne odbijają światło; co by się więc stało gdybym np. w pomieszczeniu, w którym każda ze ścian jest zdolna je odbić, włączył i wyłączył światło — czy wtedy byłoby cały czas jasno?

Odpowiedź

Odpowiada prof. Piotr Sułkowski

Można powiedzieć, że światło może zniknąć — natomiast trzeba uważnie podkreślić, w jakim kontekście wypowiada się takie zdanie. Na poziomie mikroskopowym światło składa się fotonów, z których każdy niesie porcję energii zwaną kwantem. Jeśli światło pada na jakiś obiekt, to takie porcje energii mogą być przez niego pochłaniane i zmieniane w inną formę — w efekcie wygląda to tak, jakby światło rzeczywiście „zniknęło”. Natomiast bez oddziaływania z innymi formami materii — np. w przestrzeni kosmicznej — światło (czy też promieniowanie elektromagnetyczne o innych długościach) może propagować się praktycznie nieograniczenie, o czym świadczy fakt, że do Ziemi docierają sygnały wysłane z odległych obiektów kosmicznych nawet wiele miliardów lat temu. Nawet jeśli źródło które wyemitowało światło zniknie, to światło to (jako fale elektromagnetyczna, czy też wiązka fotonów) dalej się propaguje w przestrzeni (np. gwiazda może się wypalić i przestać świecić, a wcześniej wyemitowane przez nią światło wciąż rozchodzi się we Wszechświecie). O tym, że fotony tak po prostu nie mogą zniknąć, nawet gdyby zmieniała się ich częstotliwość, pisaliśmy też tutaj.

Warto natomiast podkreślić, że kwantowe własności światła są naprawdę niezwykłe. O ile w próżni światło propaguje się z prędkością ok. 300000 km/s, to w ośrodkach materialnych jego prędkość jest mniejsza — i znane są takie ośrodki, w których wynosić ona może zaledwie kilka metrów na sekundę. Ponadto wykonywane są eksperymenty, w których światło zostaje całkowicie zatrzymane, chwilowo pełna informacja o nim zostaje w jakiś sposób zakodowana w innych formach materii, po czym (po pewnej chwili, kawałek dalej) zaczyna się ono znowu propagować. Eksperyment taki opisany jest tutaj — w takiej sytuacji rzeczywiście możemy powiedzieć, że światło zniknęło (a potem ponownie się pojawiło).

Gdybyśmy światło włączyli i wyłączyli w pomieszczeniu którego ściany są idealnymi lustrami, to odbijałoby się ono tych luster w nieskończoność. W praktyce jednak nie jest możliwe wyprodukowanie idealnego lustra, toteż światło nie mogłoby odbijać się w nieskończoność — pisaliśmy o tym już tutaj.