Что определяет направление фотона, испускаемого электроном?

Когда электрон теряет энергию и испускает фотон, что определяет направление, в котором будет двигаться этот вновь созданный фотон? Электрон, будучи точечной сущностью, не имеет внутренней физической структуры, поэтому я предполагаю, что движение фотона унаследовано от движения электрона в момент испускания фотона?

(1) Свободный электрон не излучает фотонов. (2) Электрон, присоединенный к атому, не является точечным объектом.
на самом деле направление фотона в спонтанном излучении случайно. и нет никакого правила!
@JonCuster Я считаю, что электроны в электронно-лучевой трубке могут излучать фотоны (рентген)
@ManudeHanoi - конечно, когда они что-то ударили. Свободно распространяющийся электрон не испускает фотонов.
@JonCuster как насчет циклотронного излучения? en.wikipedia.org/wiki/Cyclotron_radiation
@ManudeHanoi, вот именно: частицы ускоряются магнитным полем: они эффективно поглощают фотоны и действительно очень несвободны.
@CosmasZachos из википедии «Циклотронное излучение испускается всеми заряженными частицами, движущимися через магнитные поля, а не только в циклотронах».
Я не знаю, почему вы утверждаете, что свободные электроны не могут излучать фотоны. Чтобы излучать фотоны, нужно быстро изменить электрическое поле, это может сделать движущийся электрон.
@CosmasZachos да, да, тогда, если все, что нужно, это приложить силу к электрону, чтобы сделать его несвободным, то во Вселенной нет ни одного свободного электрона. Опять же из вики: "Электромагнитные волны излучаются электрически заряженными частицами, подвергающимися ускорению".
@ManudeHanoi Абсолютно. Ускорение является результатом взаимодействия; «бесплатно» — это идеализация, при которой такие взаимодействия игнорируются.
@CosmasZachos, согласно вашему определению, во Вселенной нет свободного электрона. Поэтому ваше определение «свободного электрона» бесполезно. Вы должны знать, что это не то, что мы подразумеваем под свободным электроном
@JonCuster, конечно, есть лазер на свободных электронах. См. en.wikipedia.org/wiki/Free-electron_laser
@DavidWhite - и это требует встряхивания электронов - они распространяются «свободно» только между ондуляторами, а в ондуляторах они вынуждены, ну, волнообразно ...
Лучше думать, что фотон поглощается или испускается всем атомом, а не электроном. Но и в этом случае для спонтанного излучения свободного атома ничто не определяет направления излучения, все направления равновероятны.
Вы знакомы с вычислением пропагаторов КТП?
@ManudeHanoi Здесь я должен согласиться с ДжонКастером. Ускорение необходимо для испускания излучения. По определению, «бесплатно» означает отсутствие других взаимодействий. Поэтому свободные электроны не могут ускоряться и излучать фотоны. Конечно, по-настоящему свободных электронов не может быть, но это не значит, что идея бесполезна. Это похоже на то, когда мы предполагаем поверхности без трения или пренебрегаем сопротивлением воздуха. Предположения не соответствуют действительности, но они достаточно близки к реальности, поэтому они по-прежнему полезны, но с ними легче работать.
@AaronStevens Меня учили в старшей школе , что металлы проводят электричество, потому что у них есть свободные электроны . Свободное значение, не связанное с конкретным атомом.
@ManudeHanoi, все в порядке. Вы никогда не указывали в своих комментариях выше, что вы имели в виду под «бесплатно». Всего этого можно было бы избежать, если бы вы просто сказали, что имели в виду под бесплатным. Здесь никто не прав, просто говорят о двух разных вещах. Обычно в физике свобода означает отсутствие взаимодействия, и электроны, о которых вы говорите, не связаны ни с какими атомами. Но если вы хотите, чтобы «свободный» имел в виду «не связанный с атомами», то уточните это, а не обижайтесь на людей, которые просто используют другую терминологию, чем вы.

Ответы (3)

Электроны и фотоны являются квантово-механическими объектами и подчиняются решениям соответствующих квантово-механических уравнений.

Когда электрон теряет энергию и излучает фотон,

«Потеря энергии» уже описывает взаимодействие: оно называется тормозным излучением.

что определяет направление, в котором будет двигаться этот вновь созданный фотон?

Расчет этих диаграмм Фейнмана

тормоз

даст распределение вероятностей, которому фотоны должны будут подчиняться. Помните, что в квантовой механике строго определены распределения вероятностей. Отдельные разбросы/события соответствуют этому распределению.>

Электрон, будучи точечной сущностью, не имеет внутренней физической структуры, поэтому я предполагаю, что движение фотона унаследовано от движения электрона в момент испускания фотона?

Нет, это случайно, НО подчиняется закону сохранения энергии-импульса, И накопление этих событий должно следовать вычисляемому распределению вероятностей. Если распределение вероятности достигает максимума в направлении налетающего электрона, выборка с одним разбросом, вероятно, попадет в эту область, но есть вероятность, что она может иметь больший угол. Таким образом, это будет зависеть от предполагаемых условий. «Ядро» на диаграмме может быть просто электрическим или магнитным полем.

В этой статье проведены расчеты электронов и позитронов высоких энергий в бурях для оценки гамма-излучения (фотонов высокой энергии).

тормоз

Таким образом, распределение вероятности угловых эффектов имеет смещение в сторону входящего электрона, но существует заметная вероятность с большими углами при решении этой конкретной проблемы.

Возможно, нужно предоставить некоторый контекст. ОП не определяет свободный электрон или связанный электрон. Если электрон связан в атоме, то спонтанное излучение фотона будет происходить, например, при переходе электрона из возбужденного состояния в основное. В таком случае направление испускания фотона совершенно случайно. Это происходит просто потому, что возбужденное состояние нестабильно, и невозможно предсказать направление.

Другой сценарий — комптоновское рассеяние . Здесь фотон сначала поглощается электроном, а затем электрон излучает другой фотон. Если пренебречь поглощением первого фотона, можно было бы подумать, что электрон просто спонтанно испустил фотон. Однако ни одно из этих двух событий нельзя рассматривать изолированно, поскольку ни одно из них в общем случае не может сохранять энергию-импульс. Так что нужно рассматривать весь процесс. В этом случае направление излучения определяется состоянием начального фотона и электрона до поглощения первого фотона. Можно вычислить распределение вероятности для всех возможных направлений, в которых может быть излучен последний фотон.

Есть много других сценариев, однако все они могут рассматриваться аналогично этим двум сценариям.

Я имел в виду электрон, связанный с атомом, который участвует в отражающей поверхности. Кто это тот, кто учитывает угол падения фотона относительно поверхности, чтобы решить, в каком направлении испускать фотон?
Только для одного такого атома направление излучения случайно. Однако в отражающей поверхности будет суперпозиция фотонов, испускаемых несколькими атомами. Результирующая интерференция будет определять направление в соответствии с законами отражения.

вам лучше думать с точки зрения 3d-волн, электрон имеет электрическое поле, когда он движется, что создает специальную волну 3d-формы, связанную с направлением колебаний ( форма здесь ). Эта трехмерная волна представляет собой световое/ЭМ-излучение, и вы получите фотон там, где улавливается свет.

Я удивлен количеством отрицательных голосов за вопрос, на который еще никто не дал другого ответа.
Да, я не думаю, что ваш ответ настолько плох, что заслуживает так много отрицательных голосов. Возможно, люди могут оставить комментарий, когда проголосовать против.
Что определяет направление фотона, испускаемого электроном?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v