Szia Metasémikus!
"1. hullám-részecske kettősség"
Marx György Kvantumelektrodinamika:
"A hullám-részecske kettősség egy nagyon meglepő dolog a fizikában,és valójában önmagában egyik kép sem megfelelő,csak bizonyos határesetben.
Az elektromágneses hullámok leírására a Planck-féle sugárzási törvény müködik:
dE=h nü/(exp(h nü/kT)-1) dZ(nü)
Ennek a törvények kétféle határesete van:
dE(nü,T)=kT dZ(nü),ha h nü<<kT
Ez a határeset a fény hullámmodelljének felel meg:Boltzmann-statisztikát az egyes hullámformákra(üregmódusokra)alkalmazzuk,mindegyiket folytonosan változtatható smplitúdójú klasszikus oszcillátornak tekintjük,így mindegyik módusnál az ekviparticíó-tételt helyettesítjük be.Ez a Rayleigh-Jeans sugárzási törvény,amely alacsony rezgésszámokon,az {n}>>1 által benépesült módusokban(általában az infravörös és rádiótartományban) jó közelítés.
A Planck-törvény másik határesete:
dE(nü,T)=h nü exp(-h nü/kT) dZ(nü),ha h nü>>kT
Ez a közelítés viszont a h nü energiakvantumokra alkalmazott Boltzmann-statisztika,tehát a fény golyó modelljének felel meg.Ez a Wien-féle sugárzási törvény,amely magas frekvenciákon-általában az ultraibolyában,az {n}<<1 által jellemzett benépesült módusokban-jó közelítés.
Látható ezekből,hogy a Rayleigh-Jeans-közelítés a Boltzmann-statisztika fényhullém-modellre történő alkalmazásának,a Wien-közelítés a Boltzmann-statisztia fénykorposzkula-modellre történő alkalmazásának felel meg.A Planck-törvény egységesen figyelembe veszi a fény mindkét arcát.
A Planck-törvényhez a hullámmodellből úgy juthatuk el,hogy a hullámokat diszkrét energiaspektrumú kvantált oszcillátoroknak tekintjük(Debye),vagy a fotonokat Boltzmann-statisztikának engedelmeskedő klasszikus golyók helyett személytelen és megkülönböztethetetlen kvantumoknak tekintjük(Bose).
Planck-törvény szerint:
(dn)={n}({n}+1)
Az izzólámpa által kisugárzott fotonok nem követnek Poisson-eloszlást(ott (dn)2={n}2 lenne),tehát nem tekinthetők teljesen függetleneknek.Ennek oka az,hogy a
(k1,k2>=ak1+ak2+(0>
atb. foton-sajátfüggvények a cserestzabály értelmében szimmetrikusak:
(k2,k1˙>=(k1,k2>,
ami Bose-statisztikára jellemző korrelációt jelent a fotonok között.
Ha kT<<h nü(rövid hullámhosszak,Wien-féle sugárzási törvény):
(dn)2={n}2
ekkor a sok rezgésmódust gyéren benépesítő fotonok gyakorlatilag függetlenné válnak("golyó-modell")haatáresete),Poisson-eloszlásba mennem át.
Elkerülhetetlen a konkluzió:az elektromágneses mező éppolyan reális energia-és impulzus-hordozó,mint az atomok és az anyag egyébb tömörebb formái.A terjedés a Maxwell egyenletek szerint a szuperpozicíó elvének engedelmeskedik.Az elektromágneses mező energiát h nü,impulzust h nü/c adagokban vesz át az anyag más változataitól,de a felvett energiáról(ugyancsak kvantumos energialeadás formájában) hiánytalanul számot ad.
Ha a felvett h nü adagokat golyóknak képzeljük el,amely meghatározott pályán fut el az abszorpció helyéig,ellentmondásra jutunk.Úgyanúgy ellentmondásba ütközünk,ha az elektromágneses mező egyes elemi Huygens-hullámaira probáljuk folytonosan szétosztani az elektromágneses mező által hordozott energiaadagot.
Nem az egyes h nü energiakvantumok megszemélyesítésére elképzelt fénygolyóknak vagy a térben szétoszló elemi hullámvonulatoknak kell közvetlen objektív anyagi realitást tulajdonítanunk,hanem magának az elektromágneses mezőnek.Az előttünk álló feladat az elektromágneses mező kvantumelméletének kidolgozása.Ezt a feladatot Dirac,Fermi és mások végezték el 1927-től kezdve.Nevükhőz fűződik a kvantumelektrodinamika kiépítése."
