Что физически означает амплитуда длины волны света? Что колеблется со временем в фотоне?

Одинаковые амплитуды волн на воде означают смещение частиц воды относительно их среднего положения.

Это могло быть задано раньше, например, physics.stackexchange.com/q/19670 отвечает на ваш вопрос?
Ответ на вопрос "Что колеблется?" зависит от уровня интересующей вас физической модели. Это может быть электромагнитное поле, волновая функция и т. д. Какой уровень объяснения вы ищете?
Я понимаю, что у фотона есть колеблющееся электрическое и магнитное поле. Значит, колеблющееся электрическое и магнитное поля имеют какое-либо отношение к частоте или длине волны электромагнитной волны?.. Я спрашиваю о физическом значении представления амплитуды, когда мы рисуем синусоидальная волна, которая представляет собой электромагнитную волну определенной длины волны.
Наоборот: нельзя приписать волну одному фотону. Вместо этого многие фотоны вместе образуют классическую электромагнитную волну. Когда мы говорим об амплитуде электромагнитной волны, мы говорим об амплитудах электрического и магнитного полей. Длина волны как электрического, так и магнитного компонентов одинакова. Направление векторов обоих полей может различаться, как и фаза между двумя волнами, что объясняет разные режимы поляризации света (линейная, эллиптическая или круговая).
Что заставляет электрическое поле колебаться
@CuriousOne: Привет! Да, вы правы, отдельный фотон — проблематичное существо. Но почему бы вам не подчеркнуть этот момент? Я видел некоторое время назад материал на эту тему, но вот что-то свежее, что я нашел в Интернете об одиночном фотоне: "Имеет ли одиночный фотон амплитуду?", reddit.com/r/askscience/comments/19vwre/… , см. предпоследняя запись.
@Sofia: Я думаю, что в концепции фотона сложно преодолеть этот ложный ментальный образ, что это отдельная сущность, которая распространяется через классический вакуум как частица. Мы учим этому так долго, что это зарекомендовало себя как сильный культурный мем. Это, конечно, не фотон. Это один из возможных квантов, обозначающих допустимые изменения конфигурации квантового поля, т.е. это динамическое свойство этого поля, а не "свое собственное". Если бы мы обучали этому таким образом, я думаю, что меньше людей сочли бы его свойства трудными для понимания.

Ответы (3)

Хотя вы можете (как вы, очевидно, знаете) думать об электромагнитном излучении либо как о частице, либо как о волне, в данном случае проще думать о нем как о волне.

В качестве мысленного эксперимента, если вы помахаете магнитом рядом с куском провода, в проводе возникнет электрический потенциал. Точно так же, если вы пропускаете ток через провод, вокруг провода будет создаваться магнитное поле. Вы можете переформулировать эти два наблюдения так: «изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле, а изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле».

Если вы проведете математические расчеты для описания этих взаимодействий, вы, по сути, получите уравнения поля Максвелла. Короче говоря, если вы хотите создать электромагнитную волну, вы начинаете с создания изменяющегося во времени электрического поля (скажем, запуская электроны туда-сюда в антенне). Изменяющееся электрическое поле производит изменяющееся магнитное поле. Меняющееся магнитное поле, в свою очередь, создает изменяющееся электрическое поле и так далее. Таким образом, электромагнитная волна — это просто электрическое поле и магнитное поле, прокладывающие свой путь сквозь пространство.

Чтобы окончательно ответить на ваш вопрос, «амплитуда» волны - это сила задействованных электрических и магнитных полей. Они не измеряются в единицах расстояния, как звуковые волны или волны воды.

Спасибо, это действительно помогло. Другой вопрос: возникает ли электромагнитная волна только при движении электронов взад и вперед в антенне? Создает ли движение электронов фото? Тогда каждая электрическая цепь должна излучать фотоны, не так ли?
Да, бегающие электроны взад и вперед в антенне производят электромагнитные волны (и, следовательно, фотоны). И да, каждая электронная схема излучает (очень малой мощности) электромагнитные волны (и, следовательно, фотоны). Вот почему авиакомпании требуют, чтобы вы выключали электронику во время взлета и посадки. Длина волны испускаемых ЭМ-волн (фотонов) зависит от частоты, с которой вы запускаете электроны туда и обратно, поэтому устройства, которые имеют внутренние часы на (например) 1 ГГц, производят ЭМ-волны с длиной волны около фута.

До поглощения фотона , т. е . пока квантовое поле фотона находится в чистом однофотонном состоянии, вы можете определить следующие амплитуды вероятности, однозначно определяющие однофотонное состояние:

(1) ф → Е ( р → , т ) "=" ⟨ 0 | Е ^ + ( р → , т ) | ψ ⟩ ф → Б ( р → , т ) "=" ⟨ 0 | Б ^ + ( р → , т ) | ψ ⟩

и эти амплитуды вероятности колеблются в пространстве и времени точно так же, как классическое световое поле. Они имеют физический смысл в том, что плотность вероятности деструктивно обнаружить фотон, т.е. поглотить его идеальным детектором, когда состояние должным образом нормализовано, является аналогом классической плотности энергии (нормализация превращает классическую плотность энергии в плотность вероятности) , т.е.

(2) п ( р → , т ) "=" 1 2 ϵ 0 | ф → Е | 2 + 1 2 мю 0 | ф → Б | 2

В приведенном выше ψ - квантовое состояние фотонного поля, Б ^ + , Е ^ + являются положительными частотными частями (векторных) наблюдаемых электрического и магнитного полей и, конечно, ⟨ 0 | является уникальным основным состоянием поля квантовых фотонов. Зная, что поле находится в чисто однофотонном состоянии, векторные функции пространства и времени в (1) однозначно определяют квантовое состояние фотонного поля и наоборот, так что их можно принять за квантовое состояние . Более того, функции в (1) всегда удовлетворяют уравнениям Максвелла, и каждое классическое решение уравнений Максвелла однозначно определяет однофотонное состояние. Таким образом, каждое решение уравнений Максвелла действительно может означать три отдельные и разные вещи (1) классическое электромагнитное поле, (2) однофотонное квантовое состояние или (3) когерентное состояние квантового светового поля (это состояние имеет пуассоновскую зависимость). -распределенное число фотонов). Таким образом, существует взаимно однозначное соответствие между элементами всех этих трех классов.

Смотрите мой ответ здесь для получения дополнительной информации и ссылок.

Теперь вы не можете физически измерить общую фазу светового поля, но вы можете, в принципе, увидеть дифракцию и другие волновые эффекты, деструктивно обнаруживая последовательные фотоны, проходящие через экспериментальную установку, по одному фотону за раз.

Ваш вопрос довольно расплывчатый, но поможет ли это...

Амплитуда электромагнитной волны представляет собой сложную колебательную функцию, как вы можете видеть на странице википедии . Итак, мощность любой волны равна квадрату амплитуды или, точнее, произведению амплитуды и ее комплексного сопряжения.
Оказывается, электромагнитная энергия квантуется, поэтому мы можем присвоить фотону определенную энергию на основе его частоты.

Если волновые диаграммы на этой странице не отвечают на все ваши вопросы о длине волны, частоте и ориентации, попробуйте повторно опубликовать более конкретный вопрос.

1. Зависит ли амплитуда ЭМ поля от полученной им энергии? 2.Связана ли частота фотонов и амплитуда? 3. Что заставляет электромагнитные поля колебаться в первую очередь?
Что физически означает амплитуда длины волны света? Что колеблется со временем в фотоне?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v