Откуда фотон получает энергию, чтобы отклониться от своего пути?

введите описание изображения здесь

Если мы сделаем △ x действительно мало, то, чтобы не нарушать принцип неопределенности Гейзенберга, фотонам нужно будет изменить импульс ( △ р), так откуда у него энергия для отклонения? Я знаю, что волновая функция говорит о том, что положение фотона вероятностно, но все же для того, чтобы отклониться, не нужна ли ему энергия?

введите описание изображения здесь

Фотон, который пошел бы почти прямо, потребовал бы меньше энергии, чем фотон, который был обнаружен в крайнем правом или крайнем левом углу.

Ответы (3)

Импульс — это вектор. Изменился этот вектор, а не его величина. В противном случае мы бы увидели щель, изменяющую длину волны фотонов. Изменение вызывает силу на структуру барьера, но барьер не движется. Если бы барьер сдвинулся, произошел бы перенос энергии между фотоном и барьером, и длина волны фотона изменилась бы.

Кстати, интересным побочным эффектом этого факта является то, что если бы барьер двигался к источнику фотонов, у результирующих фотонов было бы больше энергии.

Предположим, мы привязываем мяч к веревке и заставляем его вращаться над нашей головой, мы бы изменили только направление вектора скорости, а не его величину, но это тоже требует энергии. Так что, даже если величина вектора импульса не изменится, разве изменение самого направления не потребует энергии?
В идеале качающийся мяч не требует энергии. Мы добавляем к этому энергию из практических соображений: сопротивление воздуха и трение короткой части струны о руку.
@Pranav K Digiproc прав как в ответе на ваш вопрос, так и в своем комментарии. В обоих случаях меняется направление вектора скорости, но не энергия. В случае с мячом вам сначала нужна энергия , чтобы заставить его качаться, но когда он достигает конечной скорости, больше энергии не требуется, кроме как для уравновешивания трения. Без трения вы могли бы просто прикрепить нить к какому-нибудь неподвижному неподвижному объекту и позволить мячу вращаться вокруг него.
@ Альфред, как насчет гравитации, без дополнительной энергии это было бы спиралью вниз.
Я чувствую, что это не отвечает на вопрос. Хорошо, у фотона нет изменения энергии, но все равно требуется энергия, чтобы изменить направление импульса, верно? В КМ вам нужно применить крутящий момент, который требует энергии!!!
@thermoмагнитный, это правда, что изменение углового момента требует изменения энергии. Однако угловой момент не изменился. Можно представить это так: фотон был перенаправлен, но перенаправитель (барьер) не двигался. Это как брошенный бейсбольный мяч, который игрок с низов перенаправляет без изменения его скорости.
@annav Ты имеешь в виду фотон? С гравитацией он будет следовать по параболе вниз, но на самом деле он будет увеличивать свою энергию за счет гравитационного потенциала. Если вы имеете в виду шар на струне, он не будет «спиралью вниз». Как только он изначально получил достаточно энергии (что ему нужно), баланс между гравитацией и центробежной силой будет удерживать его на плоской траектории, немного ниже фиксированной точки струны, поэтому равнодействующая гравитации и центробежной силы проходит как раз через эту точку. . Без трения он будет продолжать вращаться там неопределенно долго без каких-либо дополнительных затрат энергии.
Не взаимодействующий с другим предметом фотон не меняет ни энергии, ни направления, он движется внутри оболочки принципа неопределенности Гейзенберга, которую можно проверить только в случае взаимодействия. Этот ответ касается света, а не фотонов. барьеры означают взаимодействие
@ Альфред, ты не можешь связать фотон. Мяч будет падать под действием силы тяжести, сохраняя угловой момент постоянным, поэтому он будет спиральным.
@annav Я комментировал ответ Пранава и его комментарий. В комнете описывается совершенно другая проблема. Я не уверен, о чем ваш комментарий.
@annav Если мы имеем дело с исходным вопросом над ответом Пранва, гравитация не имеет к этому никакого отношения. Для протокола: фотон действительно будет следовать по параболе вниз, но, по сути, можно игнорировать гравитацию и думать, что фотон распространяется горизонтально.
@annav Pranav попытался привести другой пример, но я боюсь, что это внесло больше путаницы, чем лучшего понимания. Его точка зрения, с которой я согласен, заключается в том, что без трения вам не нужно добавлять энергию к мячу, движущемуся вокруг неподвижной точки, привязанной к веревке. Конечно, круг, описываемый шариком, будет лежать на плоскости ниже неподвижной точки нити, но без трения он останется неизменным навсегда, без необходимости вкладывать дополнительную энергию.
@ Альфред, если вы не дадите достаточно энергии, чтобы противодействовать естественному падению шаров в гравитационном поле Земли, все это пойдет вниз по спирали.
@annav Нет, если я стою на земле на ногах, держу веревку над головой и придаю ей начальное вращение, и трения нет . Затем, после первоначального впрыска энергии, он будет продолжать вращаться на плоскости немного ниже моей руки без каких-либо дополнительных усилий. Конечно, никакого трения на практике быть не может. Я просто согласился с ответом Digiproc на вопрос Пранава (я запутался в более раннем ответе вам; ответил Digiproc, а не Пранав)

Это все квантовая механика, т.е. принцип неопределенности Гейснеберга (HUP) находится в рамках квантовой механики, а не классических частиц, бегущих по прямым траекториям.

Что это означает для одного фотона? Это означает , что если измерить Икс координировать очень точно, п неопределенность компонента ограничивается HUP.

Δ Икс Δ п > час / 2 π

HUP ничего не говорит о рассеянии и меняющихся путях, которые вы рисуете.

гамма

На приведенном выше изображении пузырьковой камеры мы видим, как один фотон (гамма) сталкивается с электроном и выходит с несколькими заряженными дорожками. В барботажных камерах точность измерений составляет микроны, а ГУП выполняется автоматически, так как точность измерения импульса в мэв/с. Неопределенность импульса будет находиться в пределах ошибок измерения, которые дадут импульс этой гаммы.

Когда фотон взаимодействует, что он должен делать при измерении, тогда можно проверить HUP.

Редактировать:

Возможно, вас смущают виртуальные петли , которые могут существовать внутри оболочки HUP, частицы/античастицы, в вакууме. Это связано с тем, что частицы виртуальные, импульсы частиц не находятся на массовой поверхности, и они непрерывно изменяются под интегралом, который представляет петля. Для изменения импульса нужна реальная вершина взаимодействия, как рассеяние гамма-электрона на картинке выше.

см. также мой ответ здесь для чисел physics.stackexchange.com/questions/107397/…

Энергия отдачи крайне мала, но вы правы в принципе она не совсем нулевая. Энергия фотона (эВс) на много порядков меньше энергии щелевой системы ( 10 26 эВс).

Откуда фотон получает энергию, чтобы отклониться от своего пути?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v