Во многих учебниках я вижу схему света, нарисованную волнистой линией. Я даже слышал, что некоторые вещи слишком малы, чтобы их можно было увидеть, потому что они меньше длины волны света (и поэтому свет колеблется вокруг них).
Но теперь я думаю, что свет на самом деле движется по совершенно прямой линии и что никакие частицы не будут ощущать никакой силы от этого света, когда они не находятся на этой линии.
Мой друг говорит, что я ошибаюсь, и что если вы увеличите амплитуду света, луч, покачиваясь, попадет в частицу. Чтобы подтвердить это, он связал меня с видео об эксперименте с двумя щелями с одним фотоном, где один фотон, кажется, интерферирует сам с собой. Я не уверен, что этот эксперимент доказывает его правоту, но, похоже, он говорит о том, что свет колеблется.
Обычно свет распространяется прямолинейно в ситуациях, когда его длина волны намного меньше других линейных размеров задачи. Поскольку свет в видимом диапазоне имеет длину волны около полумикрона, он охватывает большинство повседневных обстоятельств, но есть и исключения. (Например, направьте лазерную указку на человеческий волос в темной комнате, и вы получите интерференционные полосы с двумя щелями.)
Свет — это волна независимо от существования фотонов и независимо от его амплитуды. Только в пределе «геометрической оптики» малой длины волны можно даже начать говорить о световых лучах.
(С другой стороны, волнистая линия, которую вы видите на схемах, не обязательно должна быть неправильной, но вам нужно относиться к ней внимательно. Это не пространственная волнистая линия, а электрическое поле, из которого состоит свет, который идет то в одну, то в другую сторону. когда вы пересекаете путь света.)
Вы и ваш друг путаете два аспекта природы света:
1) классический , который успешно представляет свет как синусоидальное изменение электрического и магнитного полей, составляющих излучение
2) квантово-механический, где свет создается бесчисленным количеством частиц, называемых фотонами.
Классический случай ограничивается размерами в доли микрона, а оптика и интерференция света — явления, наблюдаемые и объясняемые классической электродинамикой. Ваши прямые линии относятся к геометрической оптической части корпуса. В этих рамках увеличение амплитуды означает увеличение энергии, которую свет несет в поле, амплитуда — это высота электрического и магнитного поля. Повышение энергоемкости шевелений не добавит :). Путь будет следовать тем же классическим оптическим лучам.
В квантово-механическом случае фотон характеризуется частотой nu, такой же, как и частота классической волны, но его существование имеет только две переменные: спин (+/-1) и энергия = h*nu, где h равно постоянная Планка . Амплитуда не увеличивается, но интерференционная картина, наблюдаемая в эксперименте с двумя щелями,даже когда проходит по одному фотону - это эффект квантово-механической природы частиц (и всей природы на микроуровне). Пути частиц на уровне квантовой механики не подчиняются законам классической механики, а зависят от решений уравнений квантовой механики, описывающих динамику задачи. Эти решения дают волны вероятности, т. е. синусоидальные зависимости от пространства (x, y, z) и времени для нахождения частицы/фотона в конкретной точке пространства. Обратите внимание, что это вероятность найти его там, а не изменение пространственного распределения частицы/фотона, его энергия не распределена. Вы либо видите это в какой-то момент, либо нет, с вычисляемой вероятностью.
Таким образом, в квантово-механическом случае нет необходимости изменять амплитуду, чтобы увидеть интерференционную картину. Изменение граничных условий задачи (одна щель/две щели) меняет решение/вероятности и появляется интерференция. Он характеризует квантово-механическую природу всех явлений в этом масштабе (электроны тоже).
Заявление :
Я даже слышал, что некоторые вещи слишком малы, чтобы их можно было увидеть, потому что они меньше длины волны света (и поэтому свет колеблется вокруг них).
В этом случае также есть две рамки. Слишком маленькие и слишком большие должны быть определены количественно. Возьмем радиоволны, их длины волн настолько велики, что они не видят атомную структуру некоторых стенок, например, и могут распространяться насквозь классически с потерей энергии. Они не шевелятся, они могут отклоняться или отражаться, но это также может следовать оптическим путям. Видимый свет проходит через стекло, он не «видит» атомную структуру стекла, но и не шевелится (были бы большие искажения). , он следует вычисляемым оптическим путям. Когда мы спустимся к фотонам, квантово-механическая природа будет взаимодействовать со структурой атома, и могут появиться смещения, определяемые вероятностью квантово-механического решения проблемы.
Слишком мало, чтобы его можно было увидеть на данной оптической частоте, означает, что электромагнитное поле не взаимодействует, когда оно проходит «маленький», но сохраняет свой оптический путь.
Для полноты они два, классический и квантовый, плавно сливаются, когда задействовано большое количество фотонов, как в классической электромагнитной волне. Здесь дается описание того, как классическое построение из квантового , но для понимания этого требуется много знаний физики.
Řídící
Брэндон Энрайт