"Gondolom az elektron olyan frekvenciával rezeg, mint amennyi az elektromágneses hullám frekvenciája." Igazából mindig a hullámhoz F/m késleltetéssel mozog minden elektron.
"Létezhet térbeli interferencia vagy nem?" Sajnos nem.. Csak anyagon keletkezik interferencia.
Sajnálom, hogy mail feltöréssel foglalkozik némely értelmesnek tűnő ember. Köszönöm a jelzést. A régi címedről érkező levelet, ha ilyen lenne, ennek megfelelően fogom kezelni.
Már korábban is szóba került, mindenképpen javaslom, hogy szerezz informatikai alapismereteket legalább olyan szinten, hogy a "házi" kísérletezést támogatni tudd.
Ami a QED és a kísérleti eredmények egyezőségét illeti, szép kijelentést tettél, de úgy vélem hogy ha igaz lenne, akkor a QED-el szépen leírhatók lennének a fotonok is.
Ami pedig a jelenség okainak felderítését illeti, igazából egyszerű a jelenség magyarázata. Bekapcsoljuk a lézert és a felfutó éllel indulva, a detektoron kialakul a tranziensek elhalása után egy áram és ezzel egy potenciál. Ez a potenciál a lefutó éllel "összeomlik" és szintén tranziensek keltésén át, elér egy új potenciált. Azaz a hullámzást a változás okozza, és nem maga a jel, azaz nem a fotonok energiája okozza a hullámzást, hanem a bevitt energia megváltozása. Ezért a változásokkor lép fel a hullámzás.
Ha pedig a változások nem szabályos ütemben követik egymást, akkor nem kapunk szinuszos lengést. Hanem helyette egy adott frekvenciájú forrás jele minden esetben egymással diszharmonikus hullámok halmazát hozná létre. Vagyis ha így lenne, akkor nem létezne sem a rádiózás, sem a tévé, sem a mobil telefon.
Ha már ezt említettem, megjegyzem, hogy a napokban olyat írtál, hogy a QED-nek köszönhető a rádiózás léte. Nos, sem Marconi sem Popov nem ismerhette a QED-et, de mégis megalkották a modulált sugárzást adó és vevő készülékeiket.
Az elektron hullámhosszát kristályon való diffrakciós szórással lehet mérni. Interferenciacsíkok jelennek meg, ami által meghatározható az elektron hullámhossza, ha ismert a kristály rácsállandója.
"Így valóban igazad van, hogy egy elektron sokkal gyorsabban lengene, de a láncolatukon végighaladó, majd a végről visszaverődő hullámzás lengési ideje sokkal nagyobb mint az egy elektroné önmagában."
Nem az elektron lenési frekvenciájára gondoltam, hanem az anyaghullámának a hullámszámra. Gondolom az elektron olyan frekvenciával rezeg, mint amennyi az elektromágneses hullám frekvenciája.
"Elvben igen, de.. minél nagyobb a foton energiája, egyre inkább megjelenik a Compton effektus.. a hatás már jól látható mértékű a közeli Röntgen fotonjai esetében és minden nagyobb frekvencián. De még ekkor is a foton beérkezés üteme hozza létre, határozza meg az elektronfelhő lengését. "
A QED-ben a foton frekvenciája játszik szerepet a Compton effektus magyarázatában, ahol a h*frekvencia a foton energiakvantumával egyezik meg. És egy foton hozza létre ezt a folyamatot.
"Ezt én másként tapasztaltam. Már korábban írtam neked, hogy amikor UHF antennát helyezünk el a térben, akkor a forrás felé sugár irányban haladva is és a sugárra merőlegesen a gömbi érintők mentén haladva is, maximum és minimum helyeket találunk, a forrástól minden távolságon, közél pár méteren éppen úgy mint sok száz kilométerre."
Úgy tanultam, hogy az interferenciaképek valójában térbeli alakzatok, aminek a síkmetszetét látjuk a fényképezőernyőn. Vagyis a detektoroktól mentes vákuumban is kialakulhatott ez a kép.
Ha a fotonok hullámtermészete az elektronok hullámzása, akkor vákuumban nem alakulhat ki interferencia, csak a detektor felületén lehet síkbeli interferencia.
Értem, köszi a levezetést! A lézeres kísérlettel lehet ilyen effektusokat vizsgálni? Mert az a kérdés, hogy az elektromágneses hullám frekvenciája tényleg megegyezik a fotonok beérkezi ütemének frekvenciájával, illetve az elektromágneses hullámok hullámhossza valóban a fotonok közötti távolságnak felel meg. Erre tippem sincs, amit tanultam az annyi, hogy a fotonokat csak statisztikusan lehet kezelni... Ehez kísérlet kellene, hogy a fotonoknak tényleg megvan a szabályos kilépési üteme, vagy a véletlenen múlik, hogy mikor melyik foton lép ki. Arról biztosan le kell mondani, hogy az egyes fotonok pályáját végigkövessük, mert ez nem engedi meg a Bose-statisztika. De azt le lehetne ellenőrizni, hogy milyen ütemüek a fotonok becsapódásai. Hogy véletlenszerű vagy van benne valamilyen mozgástörvény.
Új emailcímem lett: jozsoca@gmail.com. Mert évfolyamtársam be tudott jutni a fiókomban és kimásolta a leveleimet.
"Olcsó válasz lenne, ha azt kérdezném, hogy miért nem 99 vagy akárhány jegy pontossággal?
A QED jó. Szépen leírhatunk vele számos jelenséget, de. A QED-re mint segédeszközre szabad tekinteni és nem mint a fizikai valóság modelljére.
Amikor azt kérdezzük, hogy: "Hogyan lehet? Hogyan működhet? " akkor az alapjelenségekhez kell visszatérnünk, mert egyébként ilyen modellek csak félrevezető következtetésekre vezethetnének minket."
A modell jóságát az alapján döntik el, hogy mennyire pontosan közelíti meg a kísérleti adatokat. Az a baj, hogy az alapjelenségek eredeti értelmezése mind zsákutcába vezetett. A QED-s képletek pedig mindig egyeznek a tapasztalatokkal.
"A kísérletezést pedig könnyen elkezdheted.. Besétálsz valamelyik alkatrész üzletbe lavina fotodiódáért, egy fűrészjel generátor összehozása sem lehet nagy feladat.. És akár ha egy trafóval leválasztott 240V-os hálózat szinuszát egyenirányítod és leosztod, akkor ugyan nem lineáris jelfutású vezérlő feszültséget kapsz, de a szinuszos futás átszámítása egy progival az A/D kimenetén csak egy művelet a PC-nek.. C-ben vagy akár Qbasic-ben írhatsz hozzá progit, és a környezetünk spektrumát mesésen szépen megkaphatjuk, fillérekből összebarkácsolt eszközzel. Természetesen tudományos szintű mérésekhez komolyabb berendezéseket kellene készíteni, de ahhoz elegendő "kölcsön kérni" a fizika tanszék raktárából ezeket. Az én időmben is meg volt minden a méréshez. És akár még a tanáraidnak is tetszhet, hogy ilyen mérést akarsz elvégezni."
Sajnos nem rendelkezem informatika ismeretekkel.
Jó lenne ilyen kísérletet elvégezni! Érdekes lenne azt a kísérletet megvizsgálni, ami a lézerek modulációira vonatkozik. Magyarázatot kellene adni rá...
A jelenleg elfogadott elvek egyike sem úgy kezeli a fotonok-elektronok kapcsolatát, mint ahogyan szerintem kellene, hogy kezeljék. A kvantummechanika a fotonok hatalmas tömegének az elektronok hatalmas tömegére gyakorolt hatását csak a valószínűségek oldaláról közelítheti. Pedig ha pedig megvizsgálnánk egyetlen elektron-láncot tartalmazó vezetőszálon folyó áramot, közel abszolút nulla hőmérsékleten, akkor nyilvánvalóan a mozgó tagjának érvényesülne a spinje és hatna a lánc többi tagjára. Az is nyilvánvaló, hogy ha egy tagot elmozdítanánk, akkor az elmozdulásával megnövekvő térerősség változásra a szomszédos elektronok csak a saját tömegeikkel mint tehetetlen tömeggel késleltetve reagálhatnának.
Tehát abban igazad van, hogy egyetlen elektronhoz nagyon kis reakció idő tartozna, de az oszlopon már az egyes elektron tömegek tehetetlenségeivel késleltetve fut végig az első elektron által okozott hatás, így a lengés frekvenciája sokkal kisebb mint az egyes elektron saját lengési frekvenciája lenne.
Van még egy másik fontos tényező, a taszító hatás távolság függvénye. Ami miatt 1/négyzetes azaz hyperbola négyzet függvényű az erő növekmény üteme.. ezzel szinte tetszőlegesen nagy energiájú elmozdulás tovább adásának út-idő függvénye "kisimul", azaz az össz elmozdulás mértani átlagot képezve szinuszosítja a lengést.
Ugyanez a hatás a kisugárzóra éppen úgy érvényes mint a detektorra.
Ezzel a sugárzóra kényszerített áramra a forrás elektronjain "szinuszosítottan" végig futó gyorsulás sorozat fog hatni. Ezzel az az elektron válik éppen sugárzóvá, amelyikre éppen hat a gyorsulás.
A spinonokra kiterjesztett Pauli elv következménye az lenne, hogy a szomszédos elektronok spinjeinek az elektron oszlop palástja mentén spirál alakban felcsavartnak kellene lennie. Ezzel a kisugárzási irányokat szintén láncoltan, a palást mentén spirál alakban rendezve kellene találnunk.
És akkor jön a valóság, az egy tömegben, a vezető keresztmetszetére merőleges síkon lévő hatalmas számú elektron, hőmozgással megspékelve.. Itt is érvényesül a szomszédos elektronok közötti közvetlen kölcsönhatás.. azaz ezzel a hosszirányú láncolatot ki kell terjeszteni a keresztmetszet síkjára. Ezzel a kisugárzott spirál sorozatok egymást átfedő sorozatai által okozott hatás a detektorokon valóban véletlennek tűnő hatásként jelennek meg.
Nyilván az eredmény leírására minden statisztikus módszer többé kevésbé alkalmas. Ezzel került a jó leíró modellek közé az élmezőnybe a QED.
A kvantummechanikában a részecskéknek nincs determinisztikus jellemzése. Csak valószínűségi kijelentéseket lehet tenni.
"Azaz a beérkezés üteme nem lehet véletlenszerű.
Sőt! egy antenna hosszán végig haladó becsapódási helyek esetében csak akkor adódhat össze a becsapódások hatása, ha helyük függvényében késleltetve, azaz az antennán végig haladó áram hullámzásával azonos fázisban érkeznek meg."
Igen erős korrelációknak kell lennie a fotonbecsapódásban. De az egyes fotonokt nem lehet megkülönböztetni egymástól, ez a Bose-statisztika egyik dúrva következménye, hogy az egyes részecskéknek nincs identitása. Vagyis nem lehet semmiképpen megkülönböztetni az egyes fotonokat.
"Itt ez szerintem annak felel meg, hogy kavicsot szikláknak dobod, és azok hullámzanak. Mert az elektronnak sokkal rövidebb a hullámhossza, mint a rádióhullámok fotonjainak."
Ne egy elektronként gondolj a detektorra.. hanem sok trilliárd elektron láncolataként. Így valóban igazad van, hogy egy elektron sokkal gyorsabban lengene, de a láncolatukon végighaladó, majd a végről visszaverődő hullámzás lengési ideje sokkal nagyobb mint az egy elektroné önmagában. A kis lecsengési idő pedig azt mutatja, hogy eléggé nagy a lengés közbeni veszteség, azaz a nem hosszirányú lengések okozta szivárgás.
"Mindegy az, hogy a rádióhullám fotonja vagy a gamma-sugárzás fotonja csapódik az elektronfelhőbe, ha azonos a beérkezési ütemük?"
Elvben igen, de.. minél nagyobb a foton energiája, egyre inkább megjelenik a Compton effektus.. a hatás már jól látható mértékű a közeli Röntgen fotonjai esetében és minden nagyobb frekvencián. De még ekkor is a foton beérkezés üteme hozza létre, határozza meg az elektronfelhő lengését.
"A pályaintegrálok szerint a fotonok mindenféle lehetséges utat kipróbálnak, és interferencia során nem a legrövidebb ideig tartó utakon mennek, hanem görbült pályákon. Eszerint kikerülik a sötét tartományokat."
Ezt én másként tapasztaltam. Már korábban írtam neked, hogy amikor UHF antennát helyezünk el a térben, akkor a forrás felé sugár irányban haladva is és a sugárra merőlegesen a gömbi érintők mentén haladva is, maximum és minimum helyeket találunk, a forrástól minden távolságon, közél pár méteren éppen úgy mint sok száz kilométerre.
"Így van.. ott nincs mérhető nagyságú interferencia .. Ugyanis végesen kicsin térfogatban, ritka a pálya kereszteséskor fellépő foton-foton reakció."
Ezt hogy lehetne bebizonyítani?
"Azaz ha már mint hullám, az előző helyen interferálódhatott volna az útkülönbséggel érező két hullám, akkor az új csík irányába nem is érkezhetett volna foton.
De érkezett.. Azaz valóban az interferencia csak ott jön létre ahol az ernyő van. "
A pályaintegrálok szerint a fotonok mindenféle lehetséges útat kiprobálnak, és interferencia során nem a legrövidebb ideig tartó utakon mennek, hanem görbült pályákon. Eszerint kikerülik a sötét tartoányokat. Itt gondolom a magyarázat nem teljesen pontos, mert a Feynman-féle pályaintegrálon nem látszik az, hogy a pályákon tényleg fotonkorpuszkálák utaznak, ez Feynman értelmezése volt.
"Ez érdekesebben látványos, ha egy hullámvezetőben létrejövő csomópontokat, azaz interferencia helyeket és azok vándorlásait nézzük."
Klasszikus eldinben könnyű volt megérteni, mert ekkor azt lehetett mondani, hogy a fényhullámok nem teljesítik a Fermat-elvet, így nem müködik a fotonbarát geometriai optika.
"Nem véletlenül emlegetem a kavicsot a tóba dobáló analógiát. A Tó vizének azaz az elektronfelhő hullámzásának semmi köze a kavics által szállított energia nagyságához. A hullámok amplitúdója a víz jellemzőinek megfelelően alakul. A hullámok szaporasága a kavicsok beesésének szaporaságától függ."
Itt ez szerintem annak felel meg, hogy kavicsot szikláknak dobod, és azok hullámzanak. Mert az elektronnak sokkal rövidebb a hullámhossza, mint a rádióhullámok fotonjainak.
"Azaz amikor becsapódik egy foton, akkor az elektronfelhő meglendül, de a lengése a geometria által meghatározott - visszalengéssel folytatódik. Azaz a beérkezés üteme és a geometria fogja a lengések ütemét együttesen meghatározni, a foton energiája nem."
Mindegy az, hogy a rádióhullám fotonja vagy a gamma-sugárzás fotonja csapódik az elektronfelhőbe, ha azonos a beérkezési ütemük?
"Jó példa erre az, ha a Lánchídon egy veréb folyamatosan 11 évig ugrálna azonos ütemben, akkor addigra a rezonancia amplitúdója leszakítaná a hidat. "
De megsem érzi a híd a veréb ugrálását. Ha egy King Kong ugrálna 11 éig a hídon azt megérezné, de a rezonancia akkor sem illendő. Ez olyan, hogy a lepkeszárny sem tud pillangóeffektust okozni, csak akkor lenne, ha a világban nem lenne súrlódás, de akkor a lepkeszárny sem tud rezegni. Úgy tudom a hídakat úgy építik, hogy túl legyenek csillapítva. Tacoma hídnál ez nem sikerült így az már a szélvihartól berezonált, és le is szakadt.
Majdnem.. beviszünk E=hf energiát, ezzel elektronokat sugárzásra kényszerítünk t=1/f ütemben, az elektronok által kisugárzott energia szintén t=1/f ütemben E=hf
A vevő oldalon a kilépési energia segítségével megmérjük a beérkező egyes fotonok energiáját. Azt kapjuk, hogy E=hf
Ez az egyik oldal, a másikon pedig a sugárzó és a detektor közötti úton oszlik el az időegység alatt kisugárzott energia csomagok száma annyiszor, amennyi a távolság és a L=c/f aránya..
Egyszerűség kedvéért vegyünk 1 m hosszot és 3e8 Hz frekvenciát.
Azaz 1 méterre eső energia csomagok száma 1 db. Ez ismétlődik 1/3e8 -ad másodpercenként .. kérdés, hogy hol legyen ez az egy csomag?
Ha nem érkezne be t=1/3e8 -ad sec ütemmel, akkor nem mérhetnénk f=3e8 Hz-et a detektoron. Ha nem végtelenül rövid lenne a beérkezéskor a becsapódási időszakasz hossza, akkor az oszcilloszkópon szögletes lenne a szinusz görbe..
Így mivel az f=E/h és f=c/L összefüggése egyszerre teljesülnek a fotonok áramára,
E/h=c/L innen E*L = c*h .. és mivel c*h= K (konstans)
Olcsó válasz lenne, ha azt kérdezném, hogy miért nem 99 vagy akárhány jegy pontossággal?
A QED jó. Szépen leírhatunk vele számos jelenséget, de. A QED-re mint segédeszközre szabad tekinteni és nem mint a fizikai valóság modelljére.
Amikor azt kérdezzük, hogy: "Hogyan lehet? Hogyan működhet? " akkor az alapjelenségekhez kell visszatérnünk, mert egyébként ilyen modellek csak félrevezető következtetésekre vezethetnének minket.
A kísérletezést pedig könnyen elkezdheted.. Besétálsz valamelyik alkatrész üzletbe lavina fotodiódáért, egy fűrészjel generátor összehozása sem lehet nagy feladat.. És akár ha egy trafóval leválasztott 240V-os hálózat szinuszát egyenirányítod és leosztod, akkor ugyan nem lineáris jelfutású vezérlő feszültséget kapsz, de a szinuszos futás átszámítása egy progival az A/D kimenetén csak egy művelet a PC-nek.. C-ben vagy akár Qbasic-ben írhatsz hozzá progit, és a környezetünk spektrumát mesésen szépen megkaphatjuk, fillérekből összebarkácsolt eszközzel. Természetesen tudományos szintű mérésekhez komolyabb berendezéseket kellene készíteni, de ahhoz elegendő "kölcsön kérni" a fizika tanszék raktárából ezeket. Az én időmben is meg volt minden a méréshez. És akár még a tanáraidnak is tetszhet, hogy ilyen mérést akarsz elvégezni.
Nos, a helye véletlenszerűnek tűnhet.. És az is igaz, hogy nagy tömeg esetén sok mindent érzékelhetünk..
Induljunk ki abból, hogy 3e8 m hullámhosszú, 1-1 fotont kisugárzó forrásból érkeznek azok az 1-1 fotonok..
Mikor érkezhet be a következő, ha t=0 -kor érkezett be az előző..? Nyilván ahhoz, hogy az 1 Hz frekvencia mérhető legyen minden fotonnak az előző után 1 sec-el kell beérkeznie. Különben bármilyen más időponthoz más frekvencia tartozna. A tapasztalat pedig az, hogy a kisugárzott frekvencia/hullámhossz mindig megérkezik a detektorba. Azaz a beérkezés üteme nem lehet véletlenszerű.
Sőt! egy antenna hosszán végig haladó becsapódási helyek esetében csak akkor adódhat össze a becsapódások hatása, ha helyük függvényében késleltetve, azaz az antennán végig haladó áram hullámzásával azonos fázisban érkeznek meg.
A nem helyes fázisban érkező fotonok által okozott hullámok interferálnak a helyes fázisúak által okozott hullámokkal.
" Ezek szerint, ha egy tökéletesen ritka vákuumban, ahol nincs semmiféle elektronszerkezet ott nem is tud létrejönni elektromágneses interferencia?"
Így van.. ott nincs mérhető nagyságú interferencia .. Ugyanis végesen kicsin térfogatban, ritka a pálya kereszteséskor fellépő foton-foton reakció.
"Akkor ennek visszafele is működnie kell. Vagyis csak fotonnak nincs hullámtermészete, ha olyan tartományon halad át, ahol nincs vezető?"
Nos, ha megnézünk egy hullám tér metszetet, aztán összehasonlításul pár méterrel távolabb a forrástól, szintén, akkor azt látjuk, hogy az ernyő mozgatásával mindig az adott távolságon képződő és a korábbi távolságokon látottaktól független képeket kapunk. Azaz ha már mint hullám, az előző helyen interferálódhatott volna az útkülönbséggel érező két hullám, akkor az új csík irányába nem is érkezhetett volna foton. De érkezett.. Azaz valóban az interferencia csak ott jön létre ahol az ernyő van.
Ez érdekesebben látványos, ha egy hullámvezetőben létrejövő csomópontokat, azaz interferencia helyeket és azok vándorlásait nézzük.
"De az elektronfelhő nem diszkrét becsapódásokat észlel?"
Nem véletlenül emlegetem a kavicsot a tóba dobáló analógiát. A Tó vizének azaz az elektronfelhő hullámzásának semmi köze a kavics által szállított energia nagyságához. A hullámok amplitúdója a víz jellemzőinek megfelelően alakul. A hullámok szaporasága a kavicsok beesésének szaporaságától függ.
Azaz amikor becsapódik egy foton, akkor az elektronfelhő meglendül, de a lengése a geometria által meghatározott - visszalengéssel folytatódik. Azaz a beérkezés üteme és a geometria fogja a lengések ütemét együttesen meghatározni, a foton energiája nem.
Jó példa erre az, ha a Lánchídon egy veréb folyamatosan 11 évig ugrálna azonos ütemben, akkor addigra a rezonancia amplitúdója leszakítaná a hidat. A példában a foton energiája a veréb ugrása okozta energia bevitel, az ütem egyértelmű, a geometria úgy szintén.
"Ez az elektromágneses vivőhullám frekvenciája, vagy az elektromágneses vivőhullám lebegésének a frekvenciája?"
Lebegésnek azt a folyamatot nevezzük, amikor a forrás rossz felépítéséből adódóan a kimenő adóáram ingadozik.. hozzá teszem nem szándékoltan, azaz téves modulációt okozva.
Eredetileg ezt írtam: "Ez nem a fotonnak a tulajdonsága, hanem a kisugárzójáé vagy ha úgy tetszik a moduláló forrás tulajdonsága."
Ezt másként fogalmazva, a forrás adja a fotonokat, ezzel meghatározza a fotonok energiáit, kilépési ütemeit, és irányait.. A modulálásnál, egy a vivő fotonáramot "szaggatjuk meg, ( vagy AM esetén a fotonsűrűséget változtatjuk meg.) Helyesebben ritka a megszaggatás, igazából csak hullámról-hullámra a következő hullám fázisát toljuk el. És csak impulzus szélesség modulációnál beszélhetünk megszaggatásról.
"Talán meglepő, de én bennem akkor vált a tanult anyag értetté, amikor impulzus modulált lézeres adatátviteli rendszerekben megjelenő interferenciák elemzését végeztem."
Nagyon érdekes lehetett ez a kísérlet!:)
"Ugyanis akkor vált kézzel foghatóvá a néhány ns széles impulzusok élei okozta hullámzás hatása a detektorban."
Mi okozhatja ezeket az impulzusokat? Nem lehet, hogy a kristállyal van kapcsolatban?
"A QED-es gondolkodással a detektoron mért potenciál hullámzásokból olyan frekvenciájú fotonok létére lehetett volna következtetni, amely fotonok nem léteztek a mérési rendszerben."
A lézernek nagyon erős a koherenciája, ami azzal kapcsolatos, hogy a lézerben óriási a fotonsűrűség, de egy bizonyos frekvenciára hangolva a lézer, gyakorlatilag mindegyik fotonnak azonos a frekvenciája. Viszont a lézerben, ha térerősségmódulációk alakulnak ki, akkor az a klasszikus határesethez tartozik, amit nem lehet a fotonokkal összekapcsolni. Az a kérdés, hogy mi váltja ki ezeket az ingadozásokat? A lézer QED-je nagyon pontosan ki van dolgozva, vagyis közelebb kerülhetünk a válaszhoz.
"Ebből számomra az következett, hogy fordítva látjuk a QED-el, mint ami a valóság."
A QED tizenhárom tizedesjegyre pontosan adja az elektron mágneses momentumát.
"Kicsit csodálkozom, hogy végzős fizikusként felteszel egy ilyen kérdést.
Nos, Lebegyev az E=m*c^2 függvénynek a meghatározásakor, az 1902-beli publikációjában már a levezetését erre alapozta. Eléggé jól igazolta az utókor az E=m*c^2 függvényt és a levezetésének alapfeltételezését."
Ilyenről nem tanultam, hogy a beérkezési ütemet bárki megmérte volna. Az is fontos kérdés, hogy mi biztosítja azt, hogy a fotonnak a beérkezése szabályos lenne? Nem véletlenszerűen csapódik be a detektórba?
"Nos, minél alacsonyabb hőmérsékleten van a detektor, annál kevesebb a "szórványos mozgás", azaz annál kisebb fotonenergiával dolgozhatunk. Csak akarat kérdése a határ, miután technikailag igencsak jól megközelíthetjük a kívánt tartományt."
Ez biztató!:)
"Arról már nem is szólva, hogy még a mai napig is azt tanítják némely egyetemünkön a nukleáris félvezető detektorokról, hogy csak folyékony nitrogénben hűtve működtethetők.. a valóságban már vagy ötven éve használjuk a szobahőmérsékleten működő változatokat."
Technika gyorsabban fejlődik, mint az oktatás korszerűsítése.
Összességében egyetértünk. Ami pedig a kísérleteket illeti. Talán meglepő, de én bennem akkor vált a tanult anyag értetté, amikor impulzus modulált lézeres adatátviteli rendszerekben megjelenő interferenciák elemzését végeztem. Ugyanis akkor vált kézzel foghatóvá a néhány ns széles impulzusok élei okozta hullámzás hatása a detektorban. Mert mint említettem, éppen úgy hullámzást okoz a lefutó él, mint ahogyan a felfutó él. Azaz a fotonáram beérkezésének vége éppen olyan hullámzást okoz mint a beérkezés kezdete. A kettő közötti szakaszon csak termikus ingadozás mérhető a potenciál értékén. A detektor lehűtésével az is kiderült, hogy a forrás termikus zaja és a detektor termikus zaja egyaránt megjelenik a detektoron mérhető potenciálon.
A QED-es gondolkodással a detektoron mért potenciál hullámzásokból olyan frekvenciájú fotonok létére lehetett volna következtetni, amely fotonok nem léteztek a mérési rendszerben. Ebből számomra az következett, hogy fordítva látjuk a QED-el, mint ami a valóság.
"Nos, amint már sokszorosan felhívtam a figyelmedet rá, a hullám modell a vezető elektronfelhőjének hullámzását kezeli, azt írja le és nem mást."
Ezek szerint, ha egy tökéletesen ritka vákuumban, ahol nincs semmiféle elektronszerkezet ott nem is tud létrejönni elektromágneses interferencia?
Illetve az a problémám, hogy az elektronokra is vonatkozik a dualizmus, vagyis az elektronnak is van részecsketermészete. A hullámtermészetében a tipikus hullámhossza pedig sokkal rövidebb, mint az elektromágneses hullámok hullámhossza. Vagyis az elektronoknál erősebben dominál a részecsketermészet, mint a fotonoknál.
"A részecske modell pedig csak addig alkalmazható a fotonokra, amíg a fotonok nem érik el a vezetőt."
Akkor ennek visszafele is müködnie kell. Vagyis csak fotonnak nincs hullámtermészete, ha olyan tartományon halad át, ahol nincs vezető?
"Ezért is értelmetlen a QED-től elvárni, hogy a fotonokra érvényes legyen, és a részecske elv értelmetlenné válik az elektronfelhő hullámzásaira alkalmazva."
De az elektronfelhő nem diszkrét becsapódásokat észlel?
"Vagy pedig, készítsünk egy új modellt, amelyben mindkét oldali törvényszerűségek leírásra kerülnek."
Igen, ezt kellene csinálni!
"Nem bonyolult.. kitérhetünk rá ha gondolod."
Igen, szerintem érdemes kitérni rá.
"Ez nem a fotonnak a tulajdonsága, hanem a kisugárzójáé vagy ha úgy tetszik a moduláló forrás tulajdonsága."
Ez az elektromágneses vivőhullám frekvenciája, vagy az elektromágneses vivőhullám lebegésének a frekvenciája?
"A QED-el sehogy sem.. éppen az a lényeg. A QED-el kizárólag a detektorban megjelenő potenciál hullámzást írhatjuk le."
Igazad van!
"A példám arról szólt, hogy a detektorban ez a hullámzás független a foton valódi energiájától-frekvenciájától, mert kizárólag a fotonok beérkezési üteme és a detektor rezonáns hosszai határozzák meg a hullámzásban létrejövő frekvenciákat."
A QED-ben a potenciál hullámzásához rendel fotonokat, és nem tud beszélni a fotonok becsapódási üteméről. Mert nem lehet megjósolni a foton pillanatnyi helyzetét, és a pillanatnyi impulzusát külön-külön sem teljes pontossággal, csak akkor ha a mérést végtelen hosszú ideig mérünk. Ezért is van az, hogy a szórásmátrix a minusz-végtelen és a plussz végtelen időket köti össze. Mert a kvantummechanikai határozatlansági reláció csak azt mondja ki, hogy egy részecske helyét és az impulzusát egyszerre nem lehet akármilyen pontosan megmérni. De külön a helyét, és külön az impulzusát evileg akármilyen pontossággal meg lehet mérni.
De a relativisztikus QED-ben, mivel a hatás véges sebességgel tud terjedni, véges ideig tartó méréssel impulzust és a helykoordinátát külön-külön sem lehet akármilyen pontossággal meghatározni. Csak akkor, ha a mérés idejét a végtelenségig terjesztjük ki, ami gyakorlatilag lehetetlen.
A fotonok becsapódási ütemének mennyiségként való kezeléséhez fel kéne áldozni a határozatlansági relációnak ezt a szigorúbb törvényét. A QED szerint a foton frekvenciája nem a becsapódási üteme, hanem az energiája/Planck-állandó, vagyis a kvantumenergiával arányos mennyiség.
"Ezen frekvencián nem csak függetlenek a forrás foton frekvenciájától, de még csak nem is tartalmazhatják, sem szuperpozícionálás, sem interferencia, sem semmilyen formában a forrás foton frekvenciáját."
Mitől függ a foton frekvenciája? Ha az elektromágneses hullám frekvenciája a fotonok beérkezési ütemének a frekvenciája, akkor a foton frekvenciája mit jelent?
"Ez a természetes foton források közül is, csak és kizárólag a modulálatlan sugárzók esetére szűkíti le a QED alkalmazhatóságát.
Például már a termikusan modulált foton források esetére - mint ahogy azt nagyon helyesen említetted - a Bose-Einstein statisztika lesz az irányadó, azaz a QED-el már ekkor sem vagyunk képesek korrekt számítási eredményeket produkálni."
A QED vissza tudja adni a fotonok esetén a Bose-statisztikát, a fermionok esetén a Fermi-Dirac statisztikát. A QED-ben a bozonok és a fermionok térfüggvényeit operátorrá változtatja, és a bozonikus operátoroknak kommutátor relációkat, a fermionikus operátoroknak antikommutátor relációkat kell kielégíteni. A QED mindent megmagyaráz, ami a kvantummechanikában előfordul. Az erős kölcsönhatás nagy energián, amikor perturbatívan lehet kezelni, akkor gyakorlatilag magas szabadságfokú QED-ről van szó(csak az elektromos töltés és a fotontéren kívűl, színtöltések és gluonterek is megjelennek, de amúgy ugyanezt kell csinálni). A gyengekölcsönhatással is össze lehetne rakni a QED-t, ha megtalálnák a Higgseket. Szóval csak az alacsony energiás erős kölcsönhatással és a kvantumgravitációval lesz probléma.
"Nos, bár nem illik ahhoz az idézethez a kérdésed, ahová illesztetted, de ha szóba került, igen. Egyes, gondosan mellőzött és elhallgatott fizikusok véleménye szerint a fotonok a haladás közben, folyamatos energia transzportot végeznek. Azaz adhatnak le és vehetnek fel a nálukénál kisebb energiájú fotonokat."
Ezek milyen folyamatok? Tudsz erről cikket küldeni?
"A Maxwell egyenletek nem Maxwell egyenletei, csupán Maxwell írta át a jelenlegi formátumra őket.. Ezeket az egyenleteketAmpére, Gauss, Lenz, és Faraday 1820-1880 közötti munkáikból "emelte át"."
Ez igaz, de ha Faraday gondoltait nem tudta matematikailag beleszőni az ismert törvényekbe, akkor nem sikerült volna felírni ezeket az egyenleteket. Mert Ampére, Gauss és Lenz nem használta a közelhatást fogalmát, ők Newton formalizmusából indultak ki, vagyis náluk nem szerepelt a mező. Illetve Faraday mező-folyadékképe kellett ahoz, hogy Maxwell észrevegye, hogy hiányzik egy tag a gerjesztési törvényből ahoz, hogy teljesüljön a folyadékokra igaz kontinuitási törvény. Ez a hiányzó tag az eltolási áram, ami nélkül sohasem lehetett volna és kihozni az elektromágneses hullámok egyenletét, felírni a fénytan törvényeit az elektrodinamika segítségével,és nem születhetet volna meg a rádió. A hullámegyenletnek a megfelelő mértékben megjenő alakjának köszönhető, hogy megszülethetet a speciális realitivitáselmélet.
"Csak jelzem, hogy "elhivatott, tisztán éterhívők" egyenleteinek adott új megjelenést. Ideje lenne Maxwell esetében azt is nézni, hogy ő és a "forrásai" mennyire ismerték a természeti tények valóságát, mennyire voltak tisztában azzal, hogy nincs éter.. Mert egyikük sem volt tisztában ezzel a fizikai ténnyel."
Annyira nem tévedtek sokat. Az éter a mostani fizikában is létezik csak elektromágneses mezőnek hívják. A fényrezgés transzverzalitásának már nem az a mechanikai transzverzalitás volt, ami Huygens korában volt. Ha csak korpuszkulákat használunk, akkor persze nincs mező (modern éter). Akkor fellép az a probléma, hogyan lehet a korpuszkulákkal azokat a jelenségeket, amit összefoglaló néven hullámtermészetnek hívnak?
Mit gondolsz erről?
"Nos, összefoglalva, nagyon sajnálom, hogy nincs legalább némi kísérleti, pl. rádióamatőr gyakorlatod. Próbáld a fizikai valóság oldaláról nézni a fotont és a jelenségeit. Ha egyszer a QED nem értelmezi a modulált fotonokat, akkor a QED megbukott mint a fotonsugárzás egyedüli hivatott leíró elmélete."
Te tudtál ezzel kapcsolatban kísérleteket végezni? Amúgy én is sajnálom, de ami késik nem múlik!:)
Kicsit csodálkozom, hogy végzős fizikusként felteszel egy ilyen kérdést.
Nos, Lebegyev az E=m*c^2 függvénynek a meghatározásakor, az 1902-beli publikációjában már a levezetését erre alapozta. Eléggé jól igazolta az utókor az E=m*c^2 függvényt és a levezetésének alapfeltételezését. Azaz kísérletileg igazolt tétel, hogy: "A természetes - modulálatlan sugárzások keletkezésekor azt tapasztaljuk, hogy a fotonok saját frekvenciája, azaz a foton energiájából számolható f=E/h frekvencia megegyezik a fotonok kilépési ütemével---frekvenciájával."
"Ezt kísérlettel kellene eldönteni."
Nos, rajta! Még akkor is ugyanezt a kísérleti eredményt kapjuk, ha nem egy-egy fotonnal, hanem helyette egy-egy kis impulzus szélességű foton csomaggal végezzük a mérést.
Példaként vegyünk egy lézer pointert, f=5e14 Hz frekvenciával és moduláljuk 3e8 Hz ütemben ismétlődő 0,1 ns szélességű impulzussal, SSB üzemben.
A detektoron megjelenik a 3e8 Hz és minden felharmonikusa, DE az 5e14 Hz nem lesz köztük..
Sőt!
Még az impulzus fel és lefutó élei is egy-egy becsapódásként jelennek meg a rendszerben. Ezzel az 1 ns megváltoztatásával kikeverhető felharmonikus összeg és különbözeti frekvenciák széles sávban létrehozhatók, DE a forrás 5e14 Hz frekvenciájú fotonjainak frekvenciája nem lesz jelen még így sem.
"Ez biztató. Te szerinted mi tudnánk ilyen mérést végezni?"
Már nagyon sok műszer mér ezzel a módszerrel. Miért ne tudnánk egyet venni vagy készíteni mi is?
"Szerinted a mikrohullámoknál lehet fotonokat detektálni?"
Mikrohullámok. Ha emlékezetem nem csal, akkor az infra és a uhf közötti sávot nevezzük így. Azaz két olyan sáv közé esik, amely sávokban egyesével is tudunk fotonokat detektálni.. Így hacsak nincs valamilyen különleges, eddig ismeretlen effektus ami miatt nehéz lenne megfelelő detektort készíteni, miért ne lehetne a mikrohullám sávban lévő fotonokat egyesével detektálni. Szerintem lehet készíteni.
"Az a baj, ha nagyon pici energiájú a foton kvantuma, akkor ez egyre nehezebben megy."
Nos, minél alacsonyabb hőmérsékleten van a detektor, annál kevesebb a "szórványos mozgás", azaz annál kisebb fotonenergiával dolgozhatunk. Csak akarat kérdése a határ, miután technikailag igencsak jól megközelíthetjük a kívánt tartományt.
Arról már nem is szólva, hogy még a mai napig is azt tanítják némely egyetemünkön a nukleáris félvezető detektorokról, hogy csak folyékony nitrogénben hűtve működtethetők.. a valóságban már vagy ötven éve használjuk a szobahőmérsékleten működő változatokat.
Folytatva.. A kísértett tér a fotonok okozta erőtér. Ne zavarjon meg, hogy a tér egy-egy pontján áthaladó fotonáram spektrumának csak parányi részét érzékeljük közvetlenül, műszerekkel egy szélesebb sávját, de még akkor sem a teljes spektrumot.
"A hullámmodell problémája, hogy mi a rezgésnek a közege"
Nos, amint már sokszorosan felhívtam a figyelmedet rá, a hullám modell a vezető elektronfelhőjének hullámzását kezeli, azt írja le és nem mást.
A részecske modell pedig csak addig alkalmazható a fotonokra, amíg a fotonok nem érik el a vezetőt.
Nyilvánvalóan ez a két elv a becsapódással mint határfelülettel egymástól elválasztott érvényességi körrel rendelkező elv kölcsönösen nem alkalmazható az értelmezési tartományán kívüli, a másik elv által leírt oldalon.
Ezért is értelmetlen a QED-től elvárni, hogy a fotonokra érvényes legyen, és a részecske elv értelmetlenné válik az elektronfelhő hullámzásaira alkalmazva.
"Ez a két modell a klasszikus fizikából szemlélve kibékíthetetlenek. Az meg igazi káosz, ha éterben levő rezgések korpuszkulákat sodornak. Szerinted, hogyan lehetne ezt a szemléletet helyrepofozni"
Így. Azaz mindkettőt arra alkalmazzuk aminek a leírására készült. Vagy pedig, készítsünk egy új modellt, amelyben mindkét oldali törvényszerűségek leírásra kerülnek.
"És minden frekvencián is lehet detektálni az egyes fotonbecsapódásokat." Igen, minden egyes fotont, külön-külön lehet detektálni.
"Hogyan lehetne elméletileg levezetni ezt a spirál alakot?"
Nem bonyolult.. kitérhetünk rá ha gondolod.
" És a becsapódási frekvencia a fotonnak milyen tulajdonságát határozza meg?"
Ez nem a fotonnak a tulajdonsága, hanem a kisugárzójáé vagy ha úgy tetszik a moduláló forrás tulajdonsága.
A többire is visszatérek később, erre az egyre még gyorsan válaszolok:
Az energia áram a válasz a "beláthatósági" kérdésedre.
Minden fotonáramhoz tartozik egy, az időegységre eső energia mennyiség. Ez az energia egység minden esetben megegyezik az ugyanezen frekvenciához tartozó egyetlen foton energiájával. A mérések szerint a fotonáramnak egyetlen pontján van ez az egy energia adag amit fotonnak nevezünk. Miután két ilyen pont közötti távolság K=E*L függvénnyel számolható minden frekvenciára, így az energia csomagok közötti térbeli távolság, azaz a fotonok közötti távolság: L=K/E
"Ez, hogy is van? Ha a keltett hullámzásban semmilyen szuperpozicíóban sem találunk 5e14 Hz rezgést, akkor hogyan mérhetünk ilyen frekvenciájú fotont?"
A QED-el sehogy sem.. éppen az a lényeg. A QED-el kizárólag a detektorban megjelenő potenciál hullámzást írhatjuk le.
A példám arról szólt, hogy a detektorban ez a hullámzás független a foton valódi energiájától-frekvenciájától, mert kizárólag a fotonok beérkezési üteme és a detektor rezonáns hosszai határozzák meg a hullámzásban létrejövő frekvenciákat.
Ezen frekvencián nem csak függetlenek a forrás foton frekvenciájától, de még csak nem is tartalmazhatják, sem szuperpozícionálás, sem interferencia, sem semmilyen formában a forrás foton frekvenciáját.
Ezért a QED kizárólag a detektorban létrejött hullámzás leírására képes-alkalmas, semmi másra nem.
Azt a képzetedet, amely szerint a QED-nek bármi köze lehetne a beérkező fotonokhoz, az a véletlen egybeesés adta-generálta, hogy a természetes-modulálatlan foton sugárzásokban a fotonok beérkezési üteme megegyezik az egyes fotonok frekvenciájával. Ezért a természetes-modulálatlan sugárzásban érkező foton frekvenciája megjelenik a QED által kezelt hullámzásban.
De!
Ez a természetes foton források közül is, csak és kizárólag a modulálatlan sugárzók esetére szűkíti le a QED alkalmazhatóságát.
Például már a termikusan modulált foton források esetére - mint ahogy azt nagyon helyesen említetted - a Bose-Einstein statisztika lesz az irányadó, azaz a QED-el már ekkor sem vagyunk képesek korrekt számítási eredményeket produkálni.
"A foton frekvenciája változhat a terjedése közben? Vagyis a kisugárzódás pillanaiában más volt a foton frekvenciája, mint a detektálásnál? A"
Nos, bár nem illik ahhoz az idézethez a kérdésed, ahová illesztetted, de ha szóba került, igen. Egyes, gondosan mellőzött és elhallgatott fizikusok véleménye szerint a fotonok a haladás közben, folyamatos energia transzportot végeznek. Azaz adhatnak le és vehetnek fel a nálukénál kisebb energiájú fotonokat.
"A Maxwell egyenletel szerint az elektromágneses hullámok frekvenciája sohasem változik."
A Maxwell egyenletek nem Maxwell egyenletei, csupán Maxwell írta át a jelenlegi formátumra őket.. Ezeket az egyenleteket Ampére, Gauss, Lenz, és Faraday 1820-1880 közötti munkáikból "emelte át". Csak jelzem, hogy "elhivatott, tisztán éterhívők" egyenleteinek adott új megjelenést. Ideje lenne Maxwell esetében azt is nézni, hogy ő és a "forrásai" mennyire ismerték a természeti tények valóságát, mennyire voltak tisztában azzal, hogy nincs éter.. Mert egyikük sem volt tisztában ezzel a fizikai ténnyel.
Az idézett rész: "Hiszen Ő csak az Alu pálcán megjelenő 3e8 Hz-es jelet mérheti, így számára csak a 300 MHz és egész számú többszörösei léteznek, képtelen visszaszámolni a pálcán mért térerősség változásból az eredeti foton frekvenciát. Kizárólag a fotonok beérkezési frekvenciájáig jut el."
egyébként arról szólt, hogy a QED-el végzett számításokkal sohasem kaphatjuk meg a forrás foton 5e14 Hz-es frekvenciáját eredményül.
Azaz a QED általános értelemben alkalmatlan a fotonok és az általuk keltett, az elektronok mezejében létrejött hullámzás közötti mindennemű kapcsolat meghatározására.
A QED-el azért lehetetlen értelmezni a fotonokat mint részecskéket, mert a QED-ben nincs olyan rész ami a fotonokra vonatkozóan bármilyen helytálló adatot-számítást adhatna.
Nos, összefoglalva, nagyon sajnálom, hogy nincs legalább némi kísérleti, pl. rádióamatőr gyakorlatod. Próbáld a fizikai valóság oldaláról nézni a fotont és a jelenségeit. Ha egyszer a QED nem értelmezi a modulált fotonokat, akkor a QED megbukott mint a fotonsugárzás egyedüli hivatott leíró elmélete.
Teljesen igazad van! Csak,ha földi laboratóriumban vizsgáljuk az optikai jelenségeket, akkor nem tudjuk kimutatn, mert olyan egyhe effektus. Nagy gravitációs terű égitestek színképéből lehet kimutatni, ott is nagyon nehezen.
Emelett a nemlineáris optika esetén is megjelennek az eredetitől eltérő frekvenciájú fotonok, de ezek csak akkor lényegesek, ha nagyon nagy a fényforrás intenzitása.
