光的频率可以是任意的吗,没有最大和最小限制么?

从理论上说,光的频率可以是任意的吗,是否存在最高和最低频率的限制?

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4个答案
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Sheldon理论物理博士,科学松鼠会成员

2012-11-29 18:31

理论上常常为光子(也可以为任何基本粒子)引入两个截止频率,
能量最低的光对应红外截断;能量最高的光对应紫外截断。

打个比方说,在某个半径为L的空间里(只考虑数量级,不考虑系数和单位):
光子的波长(与频率呈反比)不会超过L,所以光子的能量也不会低于这个波长对应的能量。这就是红外截断。
光子的波长也不会低于1/L,因为光子的能量不可能超过半径为L的黑洞的能量,否则就没有光子了(喂喂,光子君你怎么变黑了)。这就是一种紫外截断。除此之外,还有别的理由可能引入紫外截断。

总而言之,光子是有下(上)限的。这从某种角度体现了物理理论有明确的适用范围。我相信任何科学理论都是如此。

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期待高人回答……我先抛砖引玉

电磁波的频率在理论上并没有限制,限制的是发生电磁波的方法。从核外电子振动,到原子核振动,到质子,中子振动产生的电磁波频率越来越高,所以要产生更高频率的电磁波,是不是要更小的结构单元的振动呢……应该很难达到吧。

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有人说空间也是量子化的,也就是长度有最小值,那么光波波长也应该有个最小值了

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光子的频率的确有上限和下限。不过,它们都在随宇宙演化进行而变化,当然,这种变化非常缓慢,在很长时期内可近似为常量。
对于今天宇宙,真空中光子的频率上限等于2.3438*10^22Hz ;光子频率下限大于0.9598*10^-18Hz . , 而0.9598*10^-18Hz 这个频率正是引力波的频率,对应的引力波波长正好等于今天宇宙半径3.1255*10^26m.
引力波波长随宇宙演化进行而缓慢变长,但它总等于宇宙半径,因为宇宙半径随宇宙演化进行在增大。
个人见解,仅供参考。

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