Интерференция

[leslie.nilsen]

Прошу прощения. ЭМ поле очень сложное и многогранное, я это знаю. И знаю, что как высокоэнергетичные гамма-кванты, так и низкоэнергетичное реликтовое (тепловое) излучение- это одно и то же ЭМ поле. То есть тепловое излучение тоже можно описать как в виде волн, так и в виде фотонов.

[Alex-Yu]

leslie.nilsen в сообщении #987030 писал(а):

То есть тепловое излучение тоже можно описать как в виде волн, так и в виде фотонов.

В виде волн --- не очень хорошо, лучше в виде частиц. Для данного конкретного типа излучения. С помощью высокой математики можно и через волны. Называется "описание в глауберговском базисе". Хотя, конечно, я не могу Вам объяснить, что означают эти слова. Но если по простому -- лучше как набор фотонов (частиц).


А вот если Вы пропустите это излучение черех монохроматор (по простому --- фильтр, выделяющий один цвет) и через отверстие в экране, то получится излучение уже в несколько другом состоянии. Тут уже и интерфернецию можно наблюдать. Состояние изменется, на частицы станет похоже меньше, а на волны --- наоборот больше. Впрочем, зависит еще и от того, что Вы дальше будете делать, какие проводить эксперименты с этим излучением. Например, можно взять излучение лазера, очень похожее на волну и мало похожее на поток частиц, и все равно в некоторых экспериментах будет все выглядеть будто поток частиц. Если регистрирующий прибор "заточен" на регистрацию именно частиц (фотонов), а не волн.

Сложно все это объяснить. На самом деле все это не объясняется на "нормальном человеческом языке". Только на языке довольно высокой математики.

[leslie.nilsen]

Все равно, спасибо большое за попытки.

[Munin]

leslie.nilsen в сообщении #986909 писал(а):

Не хотелось бы выглядеть полным дебилом

Не заботьтесь о том, как вы выглядите. Заботьтесь о том, чтобы узнавать что-то новое, и получать для себя пользу. А дебилами все мы выглядим, сунувшись в новую незнакомую область. Это, к сожалению, временно.

leslie.nilsen в сообщении #986909 писал(а):

Я очень надеюсь, что в будущем у меня появится возможность представить все это более четко. И избежать "классических" аналогий. Но пока что это практически невозможно. Поэтому, как бы не хотелось, не получается.

Путь к этому - не через "хочется", а через изучение объяснений, что и как на самом деле. В учебниках. Причём сначала высокая стопка учебников по математике: что такое векторные пространства, функции, операторы, дифференциальные уравнения и т. д. Это всё такие же необходимые вещи для понимания, как и обычные бытовые образы: "выше - ниже", "быстрее - медленнее". Только на таком, продвинутом языке, можно объяснить вещи, которые человек никогда не видел, не увидит, и воспринимает только через сложные приборы.

-- 07.03.2015 19:11:55 --

Alex-Yu
В общем, я жду ссылки на учебник, где чёрным по белому написано, что "волна" означает всегда и только "когерентное состояние".

[leslie.nilsen]

Просто когда говорится, что "фотон-не волна", появляются вопросы: тогда почему он описывается длиной волны, частотой, фазой и т.д.?

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #987046 писал(а):

В общем, я жду ссылки на учебник, где чёрным по белому написано, что "волна" означает всегда и только "когерентное состояние".

Ох, не помню как именно назывался учебник, по которому я в школе учился Там было черным по белому: "волна --- это распространяющееся колебание". Но колебания ЭМ поля в фотонном состоянии как раз и нет: $\langle n | E | n \rangle=0$. А вот в суперпозиции состояний с разным $n$ (не обязательно в глауберговском, можно и попроще) это уже не нуль, а как раз "распространяющееся колебание".

Вообще подобные "словные" вопросы --- дело темное, плохо определенное. При могучем желании и фотон можно обозвать волной, но, уверен, такая трактовка только запутывает все до полного абсурда. Ну не похоже поле в фотонном состоянии на волну. Ни чуть-чуть. Но его можно преобразовать (уже просто пропустив через отверстие в экране) в состояние уже на волну похожее. При однофотонном исходном состоянии получится суперпозиция вакуума и однофотонного состояния. Не глаубегровское, конечно, но уже похоже. В пределе малого коэффициента при $| 1 \rangle$ так уже почти глауберговское, в главном приближении.

-- Сб мар 07, 2015 23:31:52 --

leslie.nilsen в сообщении #987052 писал(а):

фазой

Фазы у фотона нет, она неопределена. Частота --- с некоторой условностью есть, но это, по существу, не частота, а энергия. А дальше ФОРМАЛЬНОЕ (и не очень осмысленное) примерение формулы $E=\hbar\omega$.

[Munin]

leslie.nilsen в сообщении #987052 писал(а):

Просто когда говорится, что "фотон-не волна", появляются вопросы: тогда почему он описывается длиной волны, частотой, фазой и т.д.?

А это неправда, что он этим описывается.

-- 07.03.2015 20:11:58 --

Alex-Yu в сообщении #987054 писал(а):

Ох, не помню как именно назывался учебник, по которому я в школе учился :-) Там было черным по белому: "волна --- это распространяющееся колебание".

Ну знаете, это не то. Не годится.

Alex-Yu в сообщении #987054 писал(а):

Но колебания ЭМ поля в фотонном состоянии как раз и нет: $\langle n | E | n \rangle=0$.

Аргумент не считается. Этак и дебройлевская волна электрона у вас не-волной окажется, потому что плотностьвероятности константа.

Alex-Yu в сообщении #987054 писал(а):

Ну не похоже поле в фотонном состоянии на волну.

Ну мало ли. Это всё говорильня и имха.

Итак, вы тут яростно доказывали, что ваша терминология Единственно Всесильная и Верная, а оказалось, что это всего лишь ваши личные взгляды. Я считаю, что на этом можно закончить. Я предпочту называть фотон волной (могу уточнять, что не глауберговской и не когерентным состоянием поля). Хорошо?

[leslie.nilsen]

Выдимый свет. Это ведь ЭМ волны определенной частоты и длины, да? Эти волны поглощаются атомом определенными "порциями", энергия которых зависит от частоты волн и постоянной Планка. Думал, что эти "порции" и есть фотоны.

[Munin]

leslie.nilsen в сообщении #987081 писал(а):

Выдимый свет. Это ведь ЭМ волны определенной частоты и длины, да?

Нет.

Вот это, кстати, в школе такой обман: видимый свет не является классическими электромагнитными волнами. Он как раз толпа фотонов. Некогерентная. В смысле, обычный свет: Солнца, лампочки, свечи. В видимом свете можно поставить интерференционные опыты, но только совмещая луч с самим собой (и в пределах длины когерентности), и именно в этом смысле можно понимать слова "фотон интерферирует с самим собой".

Отличие между таким "светом" и классическими волнами - в том, какой источник их создаёт. Видимый свет испускается кучей атомов в случайных актах испускания по одному фотону. А классическая электромагнитная волна - например, радиоантенной, где куча электронов движется согласованно. Но такие источники между собой перекрываются по диапазонам: лазеры могут испускать когерентный видимый свет, а некоторые молекулы - некогеретные радиоволны. И в общем, и то и другое - разновидности электромагнитного поля. Различия между ними не принципиальны, не касаются природы явления, а просто разные его разновидности, как например, линейно и по кругу поляризованный свет.

[leslie.nilsen]

Munin в сообщении #987088 писал(а):

Он как раз толпа фотонов. Некогерентная. В смысле, обычный свет: Солнца, лампочки, свечи.

А почему некогерентная? Могут ведь некоторые атомы из этой толпы испустить совершенно одинаковые фотоны?

[Munin]

leslie.nilsen в сообщении #987094 писал(а):

А почему некогерентная? Могут ведь некоторые атомы из этой толпы испустить совершенно одинаковые фотоны?

Могут, но случайно. А это и означает "некогерентный свет": со случайными фотонами.

[leslie.nilsen]

Munin в сообщении #987124 писал(а):

Могут, но случайно. А это и означает "некогерентный свет": со случайными фотонами.

А, то есть они испускаются в разное время и в разных направлениях, поэтому не встречаются.

[Munin]

Вы всё время переносите на фотоны какие-то свои обыденные представления. Теперь ещё и "встречаются" какое-то...

[leslie.nilsen]

Munin в сообщении #987128 писал(а):

Вы всё время переносите на фотоны какие-то свои обыденные представления. Теперь ещё и "встречаются" какое-то...

Опять классическое, ошибочное представление. Простите. Допустим один атом излучил фотон определенной энергии. Другой атом одновременно с первым излучил другой фотон в том же направлении, что и первый и с той же энергией. Вот что я имею ввиду.

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #987088 писал(а):

Вот это, кстати, в школе такой обман: видимый свет не является классическими электромагнитными волнами. Он как раз толпа фотонов. Некогерентная.

Сприл Munin со мной, спорил.... И вдруг разродился почти тем же самым А вообще, на таком языке это все просто не описывается. Отсюда и вся эта "муть". Тут ничего не поделать, все такие словестные рассуждения в принципе не верны. Причем не в смысле неточны количественно, приближенно это все, а сами слова и соответствующие понятия, образы не вполне адекватны. Тут бы процитировать очень важный кусочек из упомянутой книжки Гайзенбрега "Часть и целое", но у меня только в бумажной версии, долго переписывать. Поэтому ограничусь лишь точной ссылкой: стр. 87-91 в издании УРСС 2004 года. Воспоминания о беседе с неким Бартоном.


Конечно, Munin волен называть фотон волной. Но вот как раз в контексте вопросов, возникших у ТС, только не считая фотон волной, можно сказать обо всем этом хоть что-то хоть в какой-то мере вразумительное на простом, обыденном языке. Собственно, само понятие "волна" является чисто классическим. И если глауберговское состояние имеет классический предел (при большой интенсивности поля), то фотонное состояние классического предела не имеет вообще, при сколь угодно больших числах заполнения. Можно даже проще, уже на простом примере осциллятора. Уже просто для осциллятора состояние $| n \rangle$ не переходит в классическое колебание при $n \to \infty$.

Вообще, то, что зачастую пишут в учебниках, полно исторических атавизмов, от которых неплохо бы уже и отказаться. Кстати, и "волна де Бройля" из того же числа. И не только она. Можно еще вспомнить античастицы по Дираку, например (Вайнберг об этом, кстати, писал, причем в учебнике). Ничего не поделать, все это очень сложные вещи, и люди, строя соответствующую теорию, навыдумывали очень много неадекватных слов на эту тему. Просто потому, что это все неимоверно сложные вещи, сразу "как надо" это все сделать было просто невозможно. С тех пор и кочует из учебника в учебник...