Интерференция

[Munin]

Xey в сообщении #986605 писал(а):

Тут не раз писали, фотон это не волна, но и не частица. Это квантовая частица. Ее волновые свойства такие же как и у волны.

Квантовая частица - да. Но свойства - не такие же, как у волны. Они сложнее, чем у волны. Волна - это некоторое упрощение от фотона.

Грубо говоря, вот представьте себе цилиндр. В одной проекции он выглядит как прямоугольник, в другой - как круг. Вот волна - это одна из таких "проекций" фотона.

Причём фотон - это только одно из возможных состояний ("реализаций") квантового поля.

В общем, Alex-Yu разбирается в предмете полностью, слушайте его. Жалко только, что он с DimaM может по формулировкам несколько не состыковаться. Я бы не так резко заявлял, например, что "суперпозиция - это не неизвестное количество фотонов", хотя доля правды в этом есть - но всё-таки это полезный вспомогательный мысленный образ.

[leslie.nilsen]

Xey в сообщении #986605 писал(а):

А вы попробуйте, предложите как это сделать. Не получится.

Попробую, хоть я и школьник и могу ошибиться. Есть два источника, $A$и$B$, расположенных близко друг другу и параллельно. Оба источника одновременно генерируют волны одинаковой частоты и длины, в одном и том же направлении.

[Xey]

В этих двух пучках лучей нет ни одной пары лучей, идущих в одном направлении и имеющих общую точку.

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #986625 писал(а):

Квантовая частица - да. Но свойства - не такие же, как у волны. Они сложнее, чем у волны. Волна - это некоторое упрощение от фотона.

Вот тут надо бы поакуратнее. Волна некоторое упрощение квантового поля --- да. А вот волна --- некоторое упрощение фотона --- уже нет. В общем здесь работает старый-добрый принцип дополнительности Бора: квантовое поле в одних случаях проявляет корпускулярные свойства, в других -- волновые. Но НИКОГДА оно не проявляет тех и других свойств ОДНОВРЕМЕННО. Заговорили о фотонах --- все, забудьте про волны (и, автоматически, про интерференцию). Заговорили про волны (в т.ч. про интерференцию) --- все, забудьте о фотонах. Это проявляется в математическом формализме квантовой физики в том, что фотонные состояния --- это один базис, когерентные --- совсем другой базис. Впрочем, не только когерентные как таковые, могут быть еще "частично когеррентные". Самое простое: возмите суперпозицию вакуума и однофотонного состояния --- все, уже, в нектором смысле, волна. Но уже совсем не фотон

Собственно, в этом смысле и нужно понимать образ Дирака на счет того, что "фотон интерферирует только сам с собой". На самом деле там интерферирует не фотон сам с собой. Там как раз и получается суперпозиция вакуума и однофотонного состояния. Действительно, после прохождения уже одной щели получается уже не однофотонное состояние, а суперпозиция однофотонного и вакуума: есть амплитуда того, что фотон пролетел через щель, и амплитуда того, что фотон "уперся в стенку". В последнем случае вакуум и получится. Вот такие состояния, в некотором смысле волны (суперпозиция вакуума и однофотонного состояния), уже могут интерферировать, запросто. Но это уже совсем даже не фотоны.

[Munin]

Alex-Yu в сообщении #986751 писал(а):

Это проявляется в математическом формализме квантовой физики в том, что фотонные состояния --- это один базис, когерентные --- совсем другой базис.

А что, плоские волны, на которые раскладывается поле в фоковском базисе, это уже не волны? Объясните этот момент, плиз.

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #986757 писал(а):

А что, плоские волны, на которые раскладывается поле в фоковском базисе, это уже не волны? Объясните этот момент, плиз.

Посчитайте распределение фазы в фотонном состоянии. Получите равномерное распределение от нуля до двух пи. Фаза полностью неопределена. Значит не волна.

То, что некие коэффициенты в разложении опреатора поля по операторам рождения/уничтожения выглядят как плоские волны, к вопросу не имеет никакого (sic!) отношения.

Перечитайте еще раз выше, я там редактировал, добавлял, пояснял.... Не умею я как-то сразу написать...

[Munin]

Alex-Yu в сообщении #986763 писал(а):

Посчитайте распределение фазы в фотонном состоянии. Получите равномерное распределение от нуля до двух пи. Фаза полностью неопределена.

Это я знаю.

Alex-Yu в сообщении #986763 писал(а):

Значит не волна.

Вот я вижу $e^{ik_\mu x^\mu}.$ И почему это вдруг не волна? И почему она не может интерферировать?

Alex-Yu в сообщении #986763 писал(а):

То, что некие коэффициенты в разложении опреатора поля по операторам рождения/уничтожения выглядят как плоские волны, к вопросу не имеет никакого (sic!) отношения.

К моему - имеет.

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #986766 писал(а):

Вот я вижу $e^{ik_\mu x^\mu}.$ И почему это вдруг не волна?

А что, это состояние поля? Мало ли где в математическом формализме возникнет такая экспонента...

-- Сб мар 07, 2015 04:34:57 --

Munin в сообщении #986766 писал(а):

И почему она не может интерферировать?

Инерферировать она будет ТОЛЬКО тогда, когда Вы устроете суперпозицию, например, вакуума и однофотонного состояния. В чисто фотонных состояниях она, в итоге, просто сократится.

[leslie.nilsen]

Xey в сообщении #986710 писал(а):

В этих двух пучках лучей нет ни одной пары лучей, идущих в одном направлении и имеющих общую точку.

Не пойму, какая разница между пучками лучей и самими лучами? На картинке показаны два луча (ЭМ волны).

Munin и Alex-Yu.

Спасибо за интересную беседу.

Alex-Yu в сообщении #986751 писал(а):

Заговорили о фотонах --- все, забудьте про волны (и, автоматически, про интерференцию).

Тогда как же представить себе фотоны. Я, со своими скудными знаниями, знал, что фотон это некая порция, "кусок" ЭМ волны, энергия которого зависит от частоты данной волны. Если это не так, то какая связь между фотоном и ЭМ волной?

[Alex-Yu]

leslie.nilsen в сообщении #986856 писал(а):

Тогда как же представить себе фотоны. Я, со своими скудными знаниями, знал, что фотон это некая порция, "кусок" ЭМ волны, энергия которого зависит от частоты данной волны. Если это не так, то какая связь между фотоном и ЭМ волной?

Вот в этом-то и заключается трудность квантовой физики. В ней вообще ничего нельзя понять на основе классических представлений. Если действительно понять, а не просто повторять бездумно прочитанные (или услышанные) когда-то фразы. С классической физикой проще: там в основе достаточно "бытовые" представления, формирующиеся у человека еще в раннем детском возрасте. А для квантовой физики нужны совсем другие представления! И в обычной жизни нет НИЧЕГО, хоть немного похожего на то, что проявляется в квантовой физике. Соответственно, в обычной жизни не возникают подходящие мысленные образы, нужные для квантовой физики. Понять можно, но ОЧЕНЬ трудно. Здесь приходится идти "окольным путем" через довольно сложную математику. Удивительно то, что хотябы таким, "кривым" способом можно, тем не менее, хоть что-то понять.

Попробуйте почитать "Часть и целое" В.Гайзенберга (как раз создатель квантовой физики). Математики там нет, но есть (довольно непростые) рассуждения, которые могут помочь понять если не саму квантовую физику, то хотябы то, что это ой как не просто. По сути это воспоминания Гайзенберга о своей жизни и о том, как он эту самую квантовую физику создавал. Не он один создавал, но он --- один из "ключевых" создателей.

[leslie.nilsen]

Alex-Yu в сообщении #986887 писал(а):

Здесь приходится идти "окольным путем" через довольно сложную математику. Удивительно то, что хотябы таким, "кривым" способом можно, тем не менее, хоть что-то понять.

Да, все это я уже понял. И понимаю, что без достаточных знаний нельзя "представить себе фотон". Но все же, кроме описания "это квант ЭМ поля" можно сказать об этой частице что-то большее?

[Alex-Yu]

leslie.nilsen в сообщении #986891 писал(а):

Да, все это я уже понял. И понимаю, что без достаточных знаний нельзя "представить себе фотон". Но все же, кроме описания "это квант ЭМ поля" можно сказать об этой частице что-то большее?

Я Вам выше про Гайзенберга дописал, почитайте. А лего и просто тут вообще ничего не получится. Квантовая физика --- вершина человеческого интеллекта. Путь на вершину труден и долог.

[leslie.nilsen]

Alex-Yu в сообщении #986892 писал(а):

Я Вам выше про Гайзенберга дописал, почитайте. А лего и просто тут вообще ничего не получится. Квантовая физика --- вершина человеческого интеллекта. Путь на вершину труден и долог.

Спасибо большое. Почитаю.
Вы так и не сказали, как можно связать фотон и ЭМ волну? Например, как "фотон, это "порция" ЭМ волны" (очень грубо), или "фотон и ЭМ волна это два разных описания\состояния ЭМ поля, или как то по другому?

[Alex-Yu]

leslie.nilsen в сообщении #986894 писал(а):

или "фотон и ЭМ волна это два разных описания\состояния ЭМ поля,

Вот это ближе к истине. Точнее, волна --- это квантовая суперпозиция фотонных состояний. Но тут два ключевых понятия: суперпозиция и квантовое состояние. В обычной жизни эти понятия не формируются. Во всяком случае в нужном для этого дела смысле.

[leslie.nilsen]

Alex-Yu в сообщении #986898 писал(а):

Но тут два ключевых понятия: суперпозиция и квантовое состояние. В обычной жизни эти понятия не формируются. Во всяком случае в нужном для этого дела смысле.

Вот это место не вполне понятно.