Парадокс случайного детектора

[levtsn]

Munin в сообщении #960947 писал(а):

Touol в сообщении #960906 писал(а):

Надо дать определение матрицы плотности.

Есть стандартное.

Touol в сообщении #960906 писал(а):

И как он её зарежет?

Как-как. По эксперименту одно число, по формуле совсем другое, отличающееся в разы. Ну и всё, крантец теории. Выдумывайте следующую.

levtsn в сообщении #960925 писал(а):

то-есть антенна не может ловить некогерентные фотоны?

Может, но не как антенна. В результате она всего лишь получит энергию этого фотона. Так будет, если посветить на железяку светом: электрического тока в ней не возникнет, а она всего лишь нагреется.

нет. некогерентные фотоны сложатся по мощности (а не по амплитуде, как когерентные), и антенна выдаст случайный узкополосный сигнал в окрестности частоте фотонов (считаем что все фотоны одной длинны волны).

[Munin]

levtsn в сообщении #960966 писал(а):

нет. некогерентные фотоны сложатся по мощности (а не по амплитуде, как когерентные)

Да. И нагреют антенну по мощности.

levtsn в сообщении #960966 писал(а):

и антенна выдаст случайный узкополосный сигнал в окрестности частоте фотонов (считаем что все фотоны одной длинны волны).

А вот это неверно.

[Touol]

А ну да. Волна в стекле (возьмем в качестве поляризатора стекло) взаимодействует со всеми атомами стекла. По идее энтропия может расти. Но если стекло поглощает фотон, то поглощает, то отдельный атом. Потом он должен передать куда-то эту энергию. Перераспределить в тепло. Но эта амплитуда "вероятности" мала. И возможный скачок энтропии мал. Вероятность поглощения фотона в стекле мала. Стекло не детектор.
Или может у Вас другие соображения?

[Munin]

Чтобы опровергнуть ложную идею, можно применять разные соображения: они все работают.

[levtsn]

Munin в сообщении #960976 писал(а):

levtsn в сообщении #960966 писал(а):

нет. некогерентные фотоны сложатся по мощности (а не по амплитуде, как когерентные)

Да. И нагреют антенну по мощности.

levtsn в сообщении #960966 писал(а):

и антенна выдаст случайный узкополосный сигнал в окрестности частоте фотонов (считаем что все фотоны одной длинны волны).

А вот это неверно.

а на каком основании это неверно?
что на входе приемника будет одно и тоже если облучать антенну некогерентными фотонами любых длинн волн, главное только энергия?
а где граница между когерентными фотонами и некогерентными?
на каком расстоянии от передатчика когерентный поток фотонов становится некогерентным?
где-то же излучение его становится отдельными фотонами?
предположим мы производим радиолокацию облака аммиака аммиачно-мазерной длинной волны. облако рассеянное, так что мазером оно не становится. тем не менее определенное количество излучения переизлучается в направлении приемника. так что же, воздействие этих фотонов на диполь будет неотличимо от нагрева антенны?
или такой эксперимент. постепенно приближаем приемную антенну к передающей. на большом расстоянии - фотоны летают поотдельности. в ближней зоне они когерентны. а в переходной зоне что будет происходить? сколько когерентных фотонов достаточно для их приема?

[Touol]

Munin в сообщении #960996 писал(а):

Чтобы опровергнуть ложную идею, можно применять разные соображения: они все работают.

Увы я не вижу у вас никаких соображений. Чтобы эту "ложную" теорию опровергнуть.

Touol в сообщении #960981 писал(а):

А ну да. Волна в стекле (возьмем в качестве поляризатора стекло) взаимодействует со всеми атомами стекла. По идее энтропия может расти. Но если стекло поглощает фотон, то поглощает, то отдельный атом. Потом он должен передать куда-то эту энергию. Перераспределить в тепло. Но эта амплитуда "вероятности" мала. И возможный скачок энтропии мал. Вероятность поглощения фотона в стекле мала. Стекло не детектор.
Или может у Вас другие соображения?

Не дописал. Стекло ничем ур-нию не противоречит. Стекло уже находиться в некотором состоянии где у него максимальная энтропия (максимальная из вблизи возможных). Поглощение фотона эту энтропию почти не изменит. Производная от энтропии близка к нулю. Здесь работает вполне обычная квантовая механика.

-- Вт янв 13, 2015 06:12:33 --

Munin в сообщении #960947 писал(а):

Touol в сообщении #960906 писал(а):

Надо дать определение матрицы плотности.

Есть стандартное.

Стандартная определяется через вектора состояний. А ур-ние Шредингера не работает при "измерениях". И через какие вектора состояний определять матрицу плотности???

[npduel]

levtsn в сообщении #960925 писал(а):

то-есть антенна не может ловить некогерентные фотоны? естественно, может.
я кстати задавал подобный вопрос несколько месяцев назад.
что же в антенне реагирует на приём отдельного фотона?

Конечно, антенна вообще "не обращает внимания", когерентные (между собой) фотоны или нет. Когерентность и некогерентность фотонов проявляется в статистике их регистрации в измерительном приборе. В потоке когерентных фотонов их число в единицу времени распределено по закону Пуассона, а в потоке некогерентных - по закону Бозе-Эйнштейна. При большой плотности потока фотонов их некогерентность сказывается на флуктуациях интенсивности потока по экспоненциальному закону.
Во многих физических лабораториях проводили эксперименты с регистрацией одиночных фотонов. Выяснилось, что даже если поток фотонов настолько слаб, что между их источнтком и измерительным прибором редко бывает больше одного фотона, всё равно поток когерентных (между собой) фотонов подчинялся статистике Пуассона, а поток некогерентных (между собой) фотонов - статистике Бозе-Эйнштейна.

-- 13.01.2015, 05:23 --

levtsn в сообщении #960966 писал(а):

некогерентные фотоны сложатся по мощности (а не по амплитуде, как когерентные), и антенна выдаст случайный узкополосный сигнал в окрестности частоте фотонов (считаем что все фотоны одной длинны волны).

Под некогерентными фотонами имеется в виду фотоны одной и той же частоты, но с распределённой по равномерному закону случайной фазой. В экспериментах брали весьма слабый поток лазерных когерентных фотонов, пропускали их через специальное устройство, изменяющее начальную фазу каждого последующего фотона, и получали статистику Бозе-Эйнштейна с тенденцией группирования фотонов во времени. Именно флуктуация средней интенсивности потока некогерентных фотонов приводит к расплыванию спектра их потока.

-- 13.01.2015, 05:41 --

levtsn в сообщении #960998 писал(а):

а где граница между когерентными фотонами и некогерентными?
на каком расстоянии от передатчика когерентный поток фотонов становится некогерентным?

У когерентных фотонов все фотоны в потоке имеют одну и ту же начальную фазу, а в некогерентном потоке (например, от теплового источника) все фотоны имеют независимые случайнве фазы. Если среда распространения фотонов линейна и недисперсна, то фазовые соотношения между ними сохраняются на всём пути их распространения.

Цитата:

где-то же излучение его становится отдельными фотонами?

Почитайте выше мой рассказ об экспериментах с одиночными фотонами и подумайте: если фотоны, в среднем раз в минуту поступающие на фотодетектор, регистрируются в соответствии с разными статистиками в зависимости от их когерентности/ некогерентности, то что такое одиночные фотоны?

[Touol]

npduel в сообщении #961061 писал(а):

Под некогерентными фотонами имеется в виду фотоны одной и той же частоты, но с распределённой по равномерному закону случайной фазой. В экспериментах брали весьма слабый поток лазерных когерентных фотонов, пропускали их через специальное устройство, изменяющее начальную фазу каждого последующего фотона, и получали статистику Бозе-Эйнштейна с тенденцией группирования фотонов во времени

А я то думаю. С чего это статистика Бозе-Эйнштейна для "некогерентных" фотонов. Однако оригинальные "некогерентные" фотоны. Так они просто на самом деле когерентные.
Сомнительно, что так можно получить некогерентные фотоны. Фаза должна быть истиннослучайной между каждым фотоном.
Хотя...
npduel вы когерентные с некогерентными не путаете? Можно ссылку на источники?

[npduel]

Touol в сообщении #961067 писал(а):

npduel вы когерентные с некогерентными не путаете? Можно ссылку на источники?

Не путаю. Статистика потоков когерентных и некогерентных фотонов подробно изложена в книге Я.Перина "Когерентность света", 1974; С.145, формула (10.43) - некогерентные фотоны; С.147, формула (10.62) - когерентные фотоны.

[Munin]

levtsn в сообщении #960998 писал(а):

а на каком основании это неверно?

На таком, что неверно. Каждый отдельный некогерентный фотон, поглощаясь кристаллом, возбуждает отдельный электрон. Он подскакивает вверх на какой-то уровень. Он там оказывается в одиночестве, и поэтому сразу отдаёт энергию, падая обратно, при этом возбуждая другие электроны и фононы (не будем обсуждать кучу других квазичастиц). Всё это происходит беспорядочно, и энергия в конечном счёте передаётся в тепловую энергию электронов и фононов.

levtsn в сообщении #960998 писал(а):

а где граница между когерентными фотонами и некогерентными?
на каком расстоянии от передатчика когерентный поток фотонов становится некогерентным?
где-то же излучение его становится отдельными фотонами?

Нигде такой границы нет. Когерентные фотоны остаются когерентными всегда до самой смерти. Излучение с самого начала есть "отдельные фотоны", и до самого конца, и не меняет своего качества.

levtsn в сообщении #960998 писал(а):

предположим мы производим радиолокацию облака аммиака аммиачно-мазерной длинной волны. облако рассеянное, так что мазером оно не становится. тем не менее определенное количество излучения переизлучается в направлении приемника. так что же, воздействие этих фотонов на диполь будет неотличимо от нагрева антенны?

Нет, здесь другая ситуация: каждая молекула аммиака - маленькая квантовая система, с парой уровней и одним переходом между ними. А антенна - это огромная квантовая система, с целым (квази)континуумом уровней и всевозможными переходами между ними.

Когда мы посылаем радиолуч, это когерентные фотоны. Каждая молекула аммиака "отбирает" из этого множества один фотон, и переизлучает его (в произвольном направлении, в том числе и в направлении приёмника). Поскольку они делают это вразнобой, некогерентно, то и переизлучённое излучение оказывается некогерентным. Потом это излучение попадает на антенну приёмника, дальше я плохо знаю, кажется, в отличие от оптических фотонов оно может дать ток, который будет измерен электронным прибором дальше по схеме. Но это будет, кажется, квантовый некогерентный ток.

levtsn в сообщении #960998 писал(а):

или такой эксперимент. постепенно приближаем приемную антенну к передающей. на большом расстоянии - фотоны летают поотдельности. в ближней зоне они когерентны. а в переходной зоне что будет происходить? сколько когерентных фотонов достаточно для их приема?

Нет, всё это неверно: то, что где-то фотоны "летают по отдельности", и что происходит какой-то переход.

[levtsn]

Munin
Каждый отдельный некогерентный фотон, поглощаясь кристаллом, возбуждает отдельный электрон. Он подскакивает вверх на какой-то уровень. Он там оказывается в одиночестве, и поэтому сразу отдаёт энергию, падая обратно, при этом возбуждая другие электроны и фононы (не будем обсуждать кучу других квазичастиц). Всё это происходит беспорядочно, и энергия в конечном счёте передаётся в тепловую энергию электронов и фононов.


Munin

Когда мы посылаем радиолуч, это когерентные фотоны. Каждая молекула аммиака "отбирает" из этого множества один фотон, и переизлучает его (в произвольном направлении, в том числе и в направлении приёмника). Поскольку они делают это вразнобой, некогерентно, то и переизлучённое излучение оказывается некогерентным. Потом это излучение попадает на антенну приёмника, дальше я плохо знаю, кажется, в отличие от оптических фотонов оно может дать ток, который будет измерен электронным прибором дальше по схеме. Но это будет, кажется, квантовый некогерентный ток.


не противоречит ли первое второму?
=
почему вообще радиофотоны вызывают колебания тока в антенне? кто может ответить, в хотя-бы каком нибудь случае, хоть по одиночке, хоть цугом.

[Xey]

При обсуждениях гравитационных антенн (интерферометров) обычно упоминают

Цитата:

Новые явления в квантовой оптике: антигруппировка и субпуассоновская статистика фотонов, сжатые состояния
Д.Ф. Смирнов, А.С. Трошин

Вводятся и поясняются определения понятий, приведенных в названии обзора; указываются их соотношения; устанавливается существенно квантовый характер соответствующих оптических явлений. Рассматриваются основные величины, измеряемые в корреляционных оптических опытах. Анализируются проявления антигруппировки и субпуассоневской статистики фотонов при счете задержанных совпадений, в распределении фотоотсчетов и в спектре флуктуации интенсивности (точнее — фототока, в обзоре все результаты теоретического анализа выражены в терминах непосредственно измеряемых величин). Кратко излагается метод вычисления корреляционных характеристик излучения многоатомной системы, основанной на диаграммной технике. Анализируются корреляции фотонов при нелинейной резонансной флуоресценции. Рассматриваются способы создания макроскопических источников излучения с субпуассоновской статистикой фотонов: формирование сжатого состояния поля в фазовочувствительных параметрических эффектах нелинейной оптики, внесение отталкивательной статистики в акты возбуждения люминесценции и в накачку при лазерной генерации. Обсуждаются известные (к апрелю 1986 г.) эксперименты в этом, направлении. Отмечается практическая важность снижения квантового шума излучения для сверхточных измерений и оптической передачи информации. Ил. 13. Библиогр. ссылок 208 (230 назв.).

http://ufn.ru/ru/articles/1987/10/b/
Применяется ли на правктике, не знаю.

[Munin]

levtsn в сообщении #961331 писал(а):

не противоречит ли первое второму?

Нет, потому что приёмник очень разный, повторяю.

levtsn в сообщении #961331 писал(а):

почему вообще радиофотоны вызывают колебания тока в антенне? кто может ответить, в хотя-бы каком нибудь случае, хоть по одиночке, хоть цугом.

Для начала, надо понять, что такое колебание тока в кристалле вообще. Это когда все электроны ломанулись в одну сторону. Распределение электронов перекошено. Это когерентное состояние - такое же, как и отсутствие тока.

Ну и теперь пусть на антенну падает радиоволна. Это когерентное состояние фотонов. Она поглощается сразу вся, и сразу вся - переводит электроны на новые возбуждённые уровни. Она делает это когерентным образом, и поэтому получается когерентное возбуждённое состояние электронов - макроскопический ток.

[levtsn]

Munin в сообщении #961395 писал(а):

levtsn в сообщении #961331 писал(а):

не противоречит ли первое второму?

Нет, потому что приёмник очень разный, повторяю.

levtsn в сообщении #961331 писал(а):

почему вообще радиофотоны вызывают колебания тока в антенне? кто может ответить, в хотя-бы каком нибудь случае, хоть по одиночке, хоть цугом.

Для начала, надо понять, что такое колебание тока в кристалле вообще. Это когда все электроны ломанулись в одну сторону. Распределение электронов перекошено. Это когерентное состояние - такое же, как и отсутствие тока.

Ну и теперь пусть на антенну падает радиоволна. Это когерентное состояние фотонов. Она поглощается сразу вся, и сразу вся - переводит электроны на новые возбуждённые уровни. Она делает это когерентным образом, и поэтому получается когерентное возбуждённое состояние электронов - макроскопический ток.

ну во первых что значит вся, если там несущая передается она бесконечна* во времени. и почему они все ломанулись? ведь прореагировал с одним фотоном одна частица? или все сразу поделили апельсин, в смысле фотон. и потом, электроны в разных частях антенны имеют разные скорости, там разная сила тока. тем более если размер антенны соизмерим или больше длинны волны. а может она вообще в фидер уходит. пока ясности не вижу. и вообще откуда это почерпнуто? я искал но не нашел вообще описания радиоприема-передачи - фотонами.

[Touol]

Munin в сообщении #961395 писал(а):

Ну и теперь пусть на антенну падает радиоволна. Это когерентное состояние фотонов. Она поглощается сразу вся, и сразу вся - переводит электроны на новые возбуждённые уровни. Она делает это когерентным образом, и поэтому получается когерентное возбуждённое состояние электронов - макроскопический ток.

Допустим к антенне прикрепили динамик. Будут ли звуки динамика когерентными току и радиоволне?