Терминология: значение кванта

Когда люди говорят, что фотон — это квант света, они говорят о двух разных типах квантования в одной фразе? Чтобы что-то проквантовать, вы берете что-то непрерывное и делаете его дискретным (более или менее). Энергия в световой волне частоты ф непрерывна по (1) значению и (2) местоположению. Энергия распределяется в пространстве, и если вы повозитесь с ручкой амплитуды, вы можете заставить ее энергию непрерывно изменяться до любого значения, которое вы хотите. Сказать, что его энергия квантуется на шаги час ф означает, что энергия волны не может непрерывно изменяться, пока вы возитесь с ручкой амплитуды. Энергия может только прыгать между разными н час ф уровни. Однако это не означает, что энергия должна приходить пакетами? Я могу представить себе волну с квантованной энергией н час ф непрерывно распределяется в пространстве (поэтому его энергия квантуется, но энергия не квантуется пространственно в виде пакетов. Физически, с классической точки зрения, квантование энергии не имеет смысла. Однако математически/логически квантование энергии волны, но не квантование местоположение энергии полностью в порядке См. Обработка сигнала: дискретный амплитудный сигнал + непрерывный временной интервал, или дискретный домен + непрерывный диапазон, или дискретный диапазон амплитуды и дискретный домен, и в этом случае у вас есть полностью цифровой сигнал). С другой стороны, если сказать, что энергия бьет в вас порциями (вместо того, чтобы бить непрерывно, как в классической физике), это не означает, что энергию этих порций нужно квантовать.

Итак, фотон — это световая энергия, квантованная по величине, и энергия, квантованная по пространству?

Я спрашиваю, потому что я думаю, что терминология становится запутанной из-за разных источников и людей. Из того, что я понял, когда люди говорят, что волна квантуется (или что-то в этом роде), они уже имеют в виду корпускулярно-волновой дуализм. Итак, в глубине души они уже квантовали пространственное расположение энергии (в частицы). Поэтому, когда они говорят «квантовать волну», имея в виду предыдущее предложение, они конкретно имеют в виду значение энергии.

Ответы (3)

Эксперименты с фотоэлектрическим эффектом, излучением абсолютно черного тела и однократным фотоном с двойной щелью показывают, что классическая электромагнитная волна, называемая светом, состоит из сущностей, которые могут действовать как частицы с энергией h*nu.

Это эксперимент с двумя щелями с одним фотоном за раз , который показывает, что фотоны с энергией = h * nu оставляют точечный след на «экране», и их плотность вероятности создает классическую картину электромагнитной интерференции, ожидаемую от классического света с частотой nu.

sglephotdblslit

Часть квантования означает, что энергии являются дискретными, а не континуумом для определенной частоты классического света. Энергетический пакет падает на экран.

Это привело к тому, что фотон стал элементарной частицей в стандартной модели физики элементарных частиц.

Свет не «квантуется», разрезаясь на части энергии хну. Это сложнее, и для понимания модели нужны инструменты теории поля. Как элементарная квантово-механическая частица, фотон имеет волновую функцию, которая подчиняется квантованному уравнению Максвелла . Классические электромагнитные волны возникают из большого ансамбля фотонов в соответствии с квантовой теорией поля, и вся система, классическая и квантово-механическая, непротиворечива.

Когда вы говорите, что свет состоит из частиц энергии час ν , просто для ясности, вы берете энергию в классическом смысле и квантуете ее местоположение (частицы) и квантуете ее значение ( час ν )?
Квантово-механическая частица имеет волновую функцию, комплексно-сопряженный квадрат которой даст плотность вероятности нахождения частицы в точке (x, y, z) в момент времени t. См. мой более развернутый ответ на ту же тему здесь physics.stackexchange.com/ вопросы/303458/… . «квантование» означает определенную меру. Местоположение является вероятностным, экспериментально установлено, что энергия равна h nu частоте классической электромагнитной волны, которая может создаваться большим количеством h nu фотонов. Это то, что дала нам природа.
Взгляните на этот ответ physics.stackexchange.com/questions/351447/plancks-constant/…
Я понимаю, почему вы не согласны со словом «квантовать». Не тогда, когда я говорю квантовать энергию в единицах час ф но пространственно квантовать энергию в пакеты/частицы. Здесь я просто использую слово «квантовать» для обозначения перехода от непрерывного к дискретному. Материя «квантуется» на атомы. Я понимаю, почему вы предпочитаете не говорить, что энергия пространственно квантуется в пакеты, потому что фотоны описываются волновой функцией и, следовательно, имеют плотность вероятности. Тем не менее, даже с волновыми функциями каждое измерение положения дает точное значение. Вы получаете разброс только потому, что делаете много разных измерений.
Однако независимо от того, используем мы слово «квантовать» или нет, с классической точки зрения энергия действительно переходит от непрерывного распространения в пространстве к дискретным глыбам в пространстве. Это похоже на пространственное квантование энергии. Но я думаю, что понимаю вашу точку зрения

Да.

  • Энергия квантуется, когда у вас есть, например, удержание, как в атоме, или частица в ящике ( подумайте о модах стоячих волн в веревке, поскольку теперь частица описывается волновой функцией). Поэтому, когда такая система излучает или поглощает энергию, она делает это в виде квантов энергии.

  • И когда вы моделируете свет как фотоны, то, учитывая, что они частицы, они, в рамках ограничений принципа неопределенности, пространственно локализованы («квантованное пространственное местоположение», по словам ОП).

Конечно, это наивный ответ, не относящийся к QFT, который, возможно, уже проясняет, но оставляет место для более глубоких объяснений.

Да и нет.

Во-первых, да: существует не одно квантование, а множество квантований. Чтобы не философствовать, обратимся к истории.

  • 1900 г., закон Планка об излучении черного тела описывает энергию излучения как квантованную в виде горбов час .
  • В 1905 году фотоэлектрический эффект Эйнштейна описывает, как свет пространственно квантуется в фотоны. Каждый фотон несет квантованную энергию час ν . В качестве побочного примечания: на самом деле это не «доказательство» того, что свет квантуется, потому что мы получим тот же результат, если будем считать свет непрерывным, а твердое тело квантованным. «Доказательством» квантования света на самом деле является эффект Комптона .
  • В 1913 г. Бор квантует угловой момент атомов, тем самым объясняя, почему связанные электроны не излучают.
  • ...
  • Много лет спустя КЭД вводит так называемое вторичное квантование.

Теперь Нет:

Я могу представить волну с энергией н час ф распределены непрерывно по пространству.

Действительно? Как выглядит такая волна? Давайте возьмем энергию одного зеленого фотона и предположим, что мы распределяем его энергию по всей длине Солнечной системы. Амплитуда этой квазинепрерывной волны будет слишком мала для измерения любым детектором.

Благодарю за ваш ответ. н час ф это просто число. В классической физике энергия непрерывна, и волны, конечно же, имеют энергию. Классически ничто не мешает волне иметь энергию н час ф поскольку энергия непрерывна (вы правы, хотя квантование энергии разрушает классическую теорию излучения в том виде, в каком мы ее знаем, поскольку требует гладкости энергии). Моя попытка состояла в том, чтобы показать, что квантование энергии не подразумевает пространственного квантования, и наоборот. Согласны ли вы с этим утверждением? Похоже, вы говорите, что Планк квантовал энергию, а Эйнштейн/Комптон пространственно квантовал энергию.
Как я пытался указать: я согласен с вами, что существуют разные типы квантования. Т.е. энергия, угловой момент, пространственное (не то, что само пространство должно быть квантовано, а то, что свет может быть квантован в волновые пакеты)...
Терминология: значение кванта
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v