¿Cómo vemos? ¿Dónde desaparecen los fotones?

Del artículo de wiki sobre la visión del color como una ilustración de cómo se absorben los fotones:

La percepción del color comienza con células retinales especializadas que contienen pigmentos con diferentes sensibilidades espectrales, conocidas como células cónicas. En los humanos, hay tres tipos de conos sensibles a tres espectros diferentes, lo que da como resultado una visión tricromática del color.

Cada cono individual contiene pigmentos compuestos de apoproteína opsina, que está unida covalentemente al 11-cis-hidrorretinal o, más raramente, al 11-cis-deshidrorretinal.

Entonces, son moléculas con diferentes espectros de absorción las que absorben los fotones ópticos y comienzan la secuencia de dar una señal al cerebro. No es una cuestión sencilla y pertenece más a la biología que a la física. La parte de la física es simplemente que el fotón golpea una molécula y eleva un electrón a un nivel superior, lo que genera una serie de reacciones que finalmente se registran en el cerebro.

Los fotones se pueden crear y destruir libremente, ya que no tienen carga ni masa. Enciende una luz y creas muchos fotones. Cualquier cuerpo (hecho de átomos) que no esté a temperatura cero absoluta emitirá fotones espontáneamente.

Se consumen con la misma facilidad. La mayor parte de la materia a granel absorberá un fotón en los electrones de la superficie, transformando la energía en vibración de densidad. Sin misterio; los electrones (al estar cargados) pueden hacer eso. Es el proceso opuesto a la emisión a través de la vibración térmica.

Entonces , ¿ a dónde va ? Piense en la onda electromagnética, no en su cuantización. Las vibraciones en el campo E hacen que los electrones se muevan de un lado a otro. Las partículas cargadas en movimiento crean a su vez cambios en el campo eléctrico, que cancelan la onda y evitan que se propague más. ¿Adónde va una ola del mar cuando llega a la playa? Deja de propagarse por lo que la onda (un fenómeno, no una instancia de un objeto) deja de ser.

La idea de partículas te hace imaginar una cosa que existe como un objeto, y eso es engañoso y resta valor al concepto. La partícula en este caso es solo parte de las reglas que establecen que alguna interacción física toma o da energía sobre la base de todo o nada. Eso se ve en los casos en que un electrón cambia de orbital, incluso cuando eso es parte de un proceso químico. Los pigmentos a granel que pueden absorber cualquier frecuencia (en un rango) libremente aún toman exactamente el valor de una onda de energía a la vez en unidades de amplitud descritas por la constante de Planck.

La vibración, dinámica que se puede iniciar y detener, es la creación y la destrucción subyacentes. Crear o destruir unidades de tamaño fijo solo se manifiesta en las reglas para hacerlo, y no representa un objeto en el sentido de que te está molestando.

De manera más general, te preguntas cómo algo puede desaparecer. ¿Bueno, por qué no? Algunas cosas se conservan y solo se pueden mover; otras cosas no tiene restricción. Para producir luz, necesita suministrar energía y equilibrar el "giro". Esos son atributos individuales, no partículas específicas, y así es como generalmente se encuentran tales reglas. Se puede crear un electrón si también creas un positrón al mismo tiempo, para equilibrar la carga total: no estás destruyendo algo o moviendo cosas de otro lugar, estás creando más cosas.

El mejor modelo actual para explicar todo esto es la teoría cuántica de campos, donde todo son campos y sus perturbaciones dinámicas, con partículas que emergen de las reglas. IOW, al igual que las explicaciones anteriores con el fotón.

¿A dónde va una canción cuando dejas de cantar? Es un proceso dinámico, no un objeto fijo. Desaparece cuando ese proceso se detiene.

La luz de todo el lugar golpea tu globo ocular de forma bastante aleatoria. El cristalino fuerza a la luz desde un ángulo específico a golpear una parte específica de la retina. Este artículo de HowStuffWorks muestra cómo funciona la mecánica de eso. Las únicas diferencias importantes entre las lentes de las cámaras y las lentes de globo ocular es que podemos alterar dinámicamente la forma de la lente para enfocar a diferentes distancias.

Ahora, su retina está compuesta por un grupo de bastones y conos dispuestos aproximadamente en una cuadrícula. Son un poco aleatorios, pero puede pensar en ellos como el monitor de su computadora: un montón de píxeles agrupados muy juntos. Para una visión de color normal, los conos hacen la mayor parte del trabajo, pero los bastones también ayudan, especialmente en condiciones de poca luz. Cada vez que un fotón entra en el ojo, se absorbe. A veces el cono la absorbe, convirtiendo la energía electromagnética en energía electroquímica. A veces, el fotón pasa y se absorbe en la parte posterior del ojo en algún lugar, convirtiendo la energía electromagnética en energía térmica (calor).

Hay tres tipos de conos, que corresponden aproximadamente a rojo, verde y azul. Los conos rojos absorben la mayor parte de la luz roja, pero muy poca luz verde y casi nada de luz azul. Los conos verdes absorben la mayor parte de la luz verde y los conos azules absorben principalmente la luz azul. Si unos pocos fotones golpean el cono durante un período de tiempo, envía una señal al cerebro que dice "luz tenue aquí". Si una gran cantidad de fotones chocan durante el mismo período de tiempo, envía una señal de "luz brillante aquí".

Lo mismo sucede con todos los demás conos. Entre la lente que enfoca la luz para que un cono obtenga la luz de una pequeña parte del mundo frente a ti y los varios millones de conos en tu ojo, básicamente tienes una hoja de cálculo gigante de Excel, codificada en un formato electroquímico. Al combinar la información de múltiples conos de diferentes colores, la hoja de cálculo contiene información sobre el brillo y el color en diferentes ángulos frente a ti. El proceso oponente es cómo se cree que los datos se envían al cerebro.

Desde este punto, el cerebro hace un montón de magia negra que apenas entendemos usando un montón de código aparentemente aleatorio elaborado por millones de años de selección natural. Encuentra patrones en el conjunto de datos y los compara con patrones conocidos en la memoria a corto y largo plazo para establecer lo que está mirando, dónde está, qué está haciendo, quién es, etc. También agrega datos visuales a nuestro centra la conciencia espacial, determina las tasas de movimiento, la información de tiempo y probablemente una serie de otras cosas que desconozco. Luego, en última instancia, envía esta información al resto del cerebro para tomar decisiones. Algunas de esas decisiones se toman de forma autónoma mediante un procesamiento de bajo nivel, mientras que otras se toman a un alto nivel con los centros cognitivos.

Imagine una trampa accionada por resorte con un orificio de un tamaño tal que solo un tamaño particular de objeto puede entrar en el orificio y activar la trampa. Las moléculas involucradas en la visión son como esa trampa, con un enlace que tiene un espacio de energía de electrones sintonizado con las frecuencias visibles de la luz, encapsulado en una proteína especializada que transforma la energía absorbida en un cambio en la forma de la molécula ("resbalando" el trampa).

En resumen, la energía transportada por el fotón se convierte en energía cinética para cambiar la forma de la molécula.

Una vez que la trampa salta, debe restablecerse mediante enzimas especiales que reconstruyen la forma original. Tenga en cuenta que "colocar la trampa" requiere energía (derivada de su metabolismo y, por lo tanto, de los alimentos que come), que es lo que permite que el sistema de visión amplifique la energía relativamente pequeña de absorber un fotón en una señal que puede usarse para desencadenar la transferencia de información a su cerebro.

Esta es una gran simplificación del proceso, pero esos son los puntos clave de a dónde va la energía y por qué una cantidad tan pequeña de energía entrante puede resultar en una cascada de procesos tan compleja.

Los fotones son energía . Cuando un fotón golpea tu retina, esa energía es absorbida y convertida en energía eléctrica en tu nervio óptico.

Aunque ya hay algunas respuestas excelentes, creo que son un poco complejas. Permítanme ofrecer una respuesta simplista.
Permítanme comenzar con la analogía de las ondas sonoras y el oído. El sonido entra en el oído y hace que ciertos cilios vibren en respuesta a la frecuencia y amplitud de la onda sonora. De manera similar, un fotón (como una onda) ingresa al ojo y un tipo dado de cono vibra en respuesta a la frecuencia y amplitud de la onda de luz. Entonces, esencialmente, el fotón se convierte en un impulso electroquímico que va al cerebro.