Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Как излучается сверхдлинный фотон  (Прочитано 14468 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

robert.armani

  • Гость
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #40 : 11 Фев 2018 [22:43:09] »
Скорее всего, нет там никакой "шубы". Орбита электрона строго круговая.

:o

Оффлайн victorpetrov

  • *****
  • Сообщений: 1 337
  • Благодарностей: 28
  • Рожденных ползать летать научим!
    • Сообщения от victorpetrov
    • Темная материя и темная энергия
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #41 : 11 Фев 2018 [22:50:59] »
:o
Ага. Там играет роль не только частота, но и фаза.
Вселенная возникла из ничего с соблюдением законов сохранения

Оффлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 627
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #42 : 11 Фев 2018 [23:36:23] »
ибо устойчивой полевым состоянием взаимодействующей частицы является шуба
Скорее всего, нет там никакой "шубы". Орбита электрона строго круговая.


орбиты у электрона нет вообще никакой, ибо дипольное излучение никто не отменил.... Просвещайтесь происхождением квантовой механики

Оффлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 627
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #43 : 11 Фев 2018 [23:40:48] »
Все таки сильно сложнее... Все дело в том что мы не знаем истинную массу электрона...не существует свободного от фотонной -виртуальнопарной шубы электронов..как бы не измеряли массу электрона....это то с чего начинается теория перенормировок - в ней в конце концов оказывается что это  затравочная масса электронаээлектрона  к 0...а именно затравочная масса входит в вывод расчетного  приближения....то есть рождению виртуальных или  мягких частиц не запрещается законом сохранения энергии...но найти их невозможно - ибо устойчивой полевым состоянием взаимодействующей частицы является шуба

А как на счёт этого?

Отбросим вероятности и сечения, представим, что фотон с длиной волны в 1 световой год превратился в вакууме в виртуальную электронно-позитронную пару. Пара должна аннигилировать с дальнейшим излучением того же фотона с той же длиной волны. После аннигиляции пары у нас имеется суперпозиция "вакуум ЭМ поля + фотон", однако, поскольку фотон у нас огромный, амплитуда его крайне и крайне низка. То есть имеем такую картину: фотон превращается в виртуальную пару, которая тут же аннигилирует, но не обратно в фотон...а в вакуум, поскольку фотон появится только через год (такая у него длина волны).


страницей ранее вам человек русским связным языком механизм распостранения фотона. физмческий вакуум как и фотон тоже далеко не чистое сепарабельное состояние...Да и правильно замечено, шо амплитуды у фотона нет никакой - есть только квантовые числа состояния (одно из которых например энергия) (ну иесли рассматривать фоковское пространство числа заполнения)

Оффлайн victorpetrov

  • *****
  • Сообщений: 1 337
  • Благодарностей: 28
  • Рожденных ползать летать научим!
    • Сообщения от victorpetrov
    • Темная материя и темная энергия
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #44 : 12 Фев 2018 [01:11:23] »
орбиты у электрона нет вообще никакой, ибо дипольное излучение никто не отменил....
Никто не отменил и модельное представление. Там никто не отменят ничто. У Вас такого представления нет.
Вселенная возникла из ничего с соблюдением законов сохранения

Оффлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 627
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #45 : 12 Фев 2018 [01:13:18] »
орбиты у электрона нет вообще никакой, ибо дипольное излучение никто не отменил....
Никто не отменил и модельное представление. Там никто не отменят ничто. У Вас такого представления нет.
Вопрос о диполе понятен...ваша модель(точнее не ваша) не соотвествует наблюжательным фактам

robert.armani

  • Гость
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #46 : 12 Фев 2018 [06:57:24] »
страницей ранее вам человек русским связным языком механизм распостранения фотона. физмческий вакуум как и фотон тоже далеко не чистое сепарабельное состояние...

Где конкретно? Может я не заметил. Там просто говорится, что вероятность обнаружения фотона растёт со временем. Но ведь эта вероятность была ненулевой и в самом начале, хотя и очень малой: то есть и в самом начале  (когда вероятность уже ненулевая) фотон существует и его можно обнаружить?
« Последнее редактирование: 12 Фев 2018 [08:04:06] от robert.armani »

robert.armani

  • Гость
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #47 : 13 Фев 2018 [07:12:15] »
При этом конкретный фотон \(|k\rangle\), зарегистрированный в конце концов детектором, мог бы воздействовать на детектор с самого начала процесса, однако суммарное воздействие на детектор всех фотонов из состояния \(|A(t)\rangle\) точно сокращается при \(t<L/c\).

Можно пояснить, почему оно сокращается?

Оффлайн Paganel

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 25
  • Благодарностей: 4
    • Сообщения от Paganel
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #48 : 15 Фев 2018 [14:54:20] »
...время нарастания амплитуды \(a_k(t)\) присутствия фотона \(|k\rangle\) в конечном состоянии \(|A(t)\rangle\)...
А нельзя немного подробнее об этом времени? Нарастание амплитуды \(a_k(t)\) присутствия фотона \(|k\rangle\) в конечном состоянии \(|A(t)\rangle\) происходит всегда за одно и то же время? Или за разное? Если нарастание амплитуды \(a_k(t)\) присутствия фотона \(|k\rangle\) в конечном состоянии \(|A(t)\rangle\) происходит в разных случаях за разное время, то есть ли корреляция между этим временем и, скажем, частотой фотона?
Наконец нашел время ответить. Приведу пример, для понимания которого требуется начальное знание нерелятивистской квантовой механики и квантования электромагнитного поля. Упрощая ситуацию, опускаю вещи, связанные с поляризацией фотонов. Поэтому не все численные коэффициенты или угловые распределения будут выписаны правильно (полные ответы см. в учебниках).

Итак, пусть излучателем будет электрон в атоме, находящийся в возбужденном состоянии с волновой функцией \(\psi_1(r,t) = \psi_1(r) e^{(-iE_1-\Gamma/2)t}\). Здесь фактор ширины уровня вставлен для приближенного учета того, что со временем электрон уходит из возбужденного состояния и перестает излучать. При этом распад приближенно считается экспоненциальным. После излучения электрон оказывается в основном состоянии с волновой функцией \(\psi_0(r,t) = \psi_0(r) e^{-iE_0t}\). Сделанные приближения оправданы на временах порядка времени жизни уровня \(1/\Gamma\), и именно для таких времен годится приводимый ниже расчет.

Гамильтониане взаимодействия электронного тока с квантованным вектор-потенциалом имеет вид \[H=-\int j(r,t)A(r,t)\,d^3r,\]  \[j(r,t) = (e/2m)[\psi_0^*(r,t)\,(-i\nabla)\psi_1(r,t) - (-i\nabla)\psi_0^*(r,t)\,\psi_1(r,t)].\] В нем присутствует кусок, отвечающий за рождение фотона \(|k\rangle\). Он спрятан в части вектор-потенциала \(A(r,t) = 1/\sqrt{2\omega V} c_k^+ e^{i\omega t - ikr}+\ldots\), которая включает оператор рождения фотона \(c_k^+\), а также нормировочный множитель, обеспечивающий правильную энергию \(\hbar\omega\) фотона, обладающего частотой \(\omega=ck\) и электрическим полем \(E = -\dot A\) в бесконечном нормировочном объеме \(V\).

Подстановка этого гамильтониана в уравнение Шредингера определяет рост амплитуды вероятности \(a_k(t)\) присутствия фотона \(|k\rangle\) в рождающемся конечном состоянии ЭМ поля: \[i\frac{da_k(t)}{dt} = \frac{-j(k)}{\sqrt{2\omega V}}~ e^{(i\omega+iE_0-iE_1-\Gamma/2)t}.\] Здесь \(j(k)=\int j(r)e^{-ikr}d^3r\) - пространственная фурье-компонента электронного тока. Отсюда (при начальном условии \(a_k(0)=0)\) получаем \[a_k(t) = \frac{j(k)}{\sqrt{2\omega V}} \,\frac{e^{i\Omega t}-1}{\Omega}, \quad \Omega = \omega + E_0 - E_1 + i\Gamma/2,\] откуда непосредственно считываются ответы на вопросы v.ges. В зависимости от \(\omega\) и \(\Omega\) темп нарастания амплитуд \(a_k(t)\) сильно меняется, особенно при малых временах. Но в конце концов процесс заканчивается, экспонента \(e^{i\Omega t}\) зануляется, и все амплитуды выходят на постоянные значения, которые очень резким, резонансным образом зависят от частоты фотона. Наиболее интенсивно излучаются фотоны с частотами около \(\omega=E_1 - E_0\), и именно для таких фотонов амплитуды \(a_k(t)\) особенно велики.

Отдельные амплитуды \(a_k(t)\) для отдельных фотонов подавлены бесконечным нормировочным объемом \(V\), по которому размазаны волновые функции фотонов, и только суммарная энергия, передаваемая в излучение бесчисленными фотонами с импульсами, близкими к \(E_1-E_0\), не зависит от \(V\). Она находится суммированием по всем \(k\), \[\int\omega |a_k(\infty)|^2 \frac{V\,d^3k}{(2\pi)^3} = \int\frac{|j(k)|^2}{2|\Omega|^2} \frac{d^3k}{(2\pi)^3} ,\] и совпадает с ответом в классической теории излучения (без учета поляризаций).

Хочу заметить, что описанная ситуация весьма типична. Квантование уровней атома проявляется в (приближенной) дискретности энергии, передаваемой фотонам, однако суммарное воздействие поля на детектор определяется не одним фотоном, а коллективным действием бесконечного множества элементарных фотонов с бесконечно близкими импульсами, присутствующими с исчезающе малыми амплитудами. Школьная картина, в которой атом излучает один фотон, неточна и может приводить к ложным выводам.

Расписывая здесь простенькие расчеты, я хочу подбодрить тех, кто хочет разобраться в квантовых вычислениях самостоятельно. Ничего таинственного тут нет, и те, кто пугают новичков непостижимостью для них квантовой теории, сгущают краски.

Оффлайн Paganel

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 25
  • Благодарностей: 4
    • Сообщения от Paganel
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #49 : 15 Фев 2018 [15:25:11] »
представим, что фотон с длиной волны в 1 световой год превратился в вакууме в виртуальную электронно-позитронную пару. Пара должна аннигилировать с дальнейшим излучением того же фотона с той же длиной волны. После аннигиляции пары у нас имеется суперпозиция "вакуум ЭМ поля + фотон", однако, поскольку фотон у нас огромный, амплитуда его крайне и крайне низка. То есть имеем такую картину: фотон превращается в виртуальную пару, которая тут же аннигилирует, но не обратно в фотон...а в вакуум, поскольку фотон появится только через год (такая у него длина волны).

Нет, виртуальная пара аннигилирует именно в фотон, а не в вакуум, что определяется структурой гамильтониана взаимодействия. И аннигилирует не через год, а за время \(t \sim 1/(E-\omega) \sim 1/(2mc^2)\), где \(E\) - энергия пары.

Насчет "фотон появится через год" я уже высказывался. Фотон не появляется за время \(1/k\). Он присутствует в ЭМ поле всегда как возможная мода колебаний поля.  Но пара вносит вклад в амплитуду присутствия фотона, и добавляет его почти немедленно после своего рождения, за короткое время \(t\). Никакого года ей ждать не надо.

Оффлайн Paganel

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 25
  • Благодарностей: 4
    • Сообщения от Paganel
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #50 : 15 Фев 2018 [16:16:26] »
При этом конкретный фотон \(|k\rangle\), зарегистрированный в конце концов детектором, мог бы воздействовать на детектор с самого начала процесса, однако суммарное воздействие на детектор всех фотонов из состояния \(|A(t)\rangle\) точно сокращается при \(t<L/c\).

Можно пояснить, почему оно сокращается?
Потому что ЭМ поле \(A(r,t)\) в целом, генерируемое источником \(j(r',t')\), исчезающее в удаленном прошлом (\(t\to -\infty)\) и записанное как сумма по всем фурье-модам колебаний (т.е. по всем фотонам), в точности совпадает с хорошо известным из классики запаздывающим решением уравнений Максвелла. Это решение, как известно, исчезает в областях пространства-времени, отделенных от области источника пространственно-подобным интервалом \(0< t-t' < |r-r'|\).
« Последнее редактирование: 15 Фев 2018 [18:08:31] от Paganel »


Оффлайн v.ges

  • ****
  • Сообщений: 374
  • Благодарностей: 5
    • Сообщения от v.ges
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #51 : 18 Фев 2018 [19:34:46] »
\[a_k(t) = \frac{j(k)}{\sqrt{2\omega V}} \,\frac{e^{i\Omega t}-1}{\Omega}, \quad \Omega = \omega + E_0 - E_1 + i\Gamma/2,\]
Если я правильно прикинул, из этой формулы следует, что чем больше частота фотона, тем больше время нарастания амплитуды \(a_k(t)\) присутствия фотона \(|k\rangle\) в конечном состоянии \(|A(t)\rangle\). С одной стороны, это вроде бы соответствует наблюдаемому разложению белого цвета на спектр. С другой стороны — с колхозной точки зрения — вроде бы же должно быть наоборот: ведь для того, чтобы шпиндель начал вращаться с частотой один оборот в секунду, надо в два раза больше времени, чем для того, чтобы шпиндель начал вращаться с частотой два оборота в секунду.

Может быть, то, что называют частотой фотона, и то, что называют частотой в макромире, — это совершенно разные вещи? Может быть, частота фотона и частота, скажем, звука (хотя и называются одним словом, и измеряются в одних единицах) имеют разный физический смысл?

Оффлайн Paganel

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 25
  • Благодарностей: 4
    • Сообщения от Paganel
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #52 : 19 Фев 2018 [11:10:30] »
из этой формулы следует, что чем больше частота фотона, тем больше время нарастания амплитуды \(a_k(t)\) присутствия фотона \(|k\rangle\) в конечном состоянии \(|A(t)\rangle\).
С чего это "следует"? Все амплитуды \(a_k(t)\) в представленном примере выходят на установившиеся значения за время порядка \(t\sim\hbar/\Gamma\) независимо от частоты фотона. От частоты фотона зависят только установившиеся амплитуды и еще детали гаснущих осцилляций амплитуд на временах меньше или порядка \(\hbar/\Gamma\), когда экспонента \(e^{i\Omega t}\) еще не зануляется.

это вроде бы соответствует наблюдаемому разложению белого цвета на спектр
Все-таки случаи короткоживущего затухающего источника и постоянного источника разные, и спектры излучения у них очень разные.

А вообще Ваши вопросы непонятны: Вы не согласны с аналитическим примером (почему?) или не знаете, что туда подставлять?

Оффлайн v.ges

  • ****
  • Сообщений: 374
  • Благодарностей: 5
    • Сообщения от v.ges
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #53 : 19 Фев 2018 [22:16:48] »
из этой формулы следует, что чем больше частота фотона, тем больше время нарастания амплитуды \(a_k(t)\) присутствия фотона \(|k\rangle\) в конечном состоянии \(|A(t)\rangle\).
С чего это "следует"?..
Я тупо из этой формулы выразил (очень приблизительно) t через все остальное.

...Ваши вопросы непонятны...
Я рассуждаю так.
Ничего не бывает моментального, поэтому между тем моментом, когда фотона точно нет, и тем моментом, когда фотон точно есть, проходит какое-то время. Так как у фотона есть только одна количественная характеристика (частота), то это время может коррелировать только с частотой фотона. Отсюда и вопрос: это время прямо пропорционально или обратно пропорционально частоте?

Есть еще один вариант: это время и частота фотона вообще не связаны — в этом случае время будет одним и тем же для всех фотонов. Не об этом ли вы пишите
...Все амплитуды \(a_k(t)\)... выходят на установившиеся значения за время порядка \(t\sim\hbar/\Gamma\) независимо от частоты фотона...

...не знаете, что туда подставлять?
Да я 90 процентов из того, что вы пишите, вообще не понимаю.

Оффлайн Paganel

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 25
  • Благодарностей: 4
    • Сообщения от Paganel
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #54 : 20 Фев 2018 [04:44:46] »
Я рассуждаю так. Ничего не бывает моментального, поэтому между тем моментом, когда фотона точно нет, и тем моментом, когда фотон точно есть, проходит какое-то время. Так как у фотона есть только одна количественная характеристика (частота), то это время может коррелировать только с частотой фотона.
Чтобы рассуждать правильно, надо знать о предмете больше, чем только название. Фотон ЭМ поля похож на струну, которая звучит только с определенной частотой. Но там нет моментов, "когда струны точно нет", и "когда струна точно есть". Струна имеет не "только одну количественную характеристику (частоту)". Помимо частоты у нее есть еще и амплитуда колебаний, причем речь идет не о колебаниях интенсивности поля, обеспечивающих фиксированную энергию квантованного колебания \(\hbar\omega\), а об амплитуде вероятности \(a_k(t)\) присутствия фотона в конкретном квантовом состоянии поля. Именно о таких амплитудах вероятности и их развитии со временем я и давал пояснения, наивно предполагая у собеседника хотя бы минимальный уровень знания квантовой науки и ее понятий.

Да я 90 процентов из того, что вы пишите, вообще не понимаю.
На этом лучше поставить точку. Объяснять квантовую науку тем, кто не открывал учебники, я не возьмусь.
« Последнее редактирование: 20 Фев 2018 [11:57:49] от Paganel »

Оффлайн viktor.m46

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 1
  • Благодарностей: 0
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от viktor.m46
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #55 : 20 Ноя 2018 [05:16:59] »
Допустим, имеется некий объект, излучающий декамегаметровые фотоны с частотой 3 Гц и длиной волны 100.000 км. Такой огромный фотон (или пусть будет электромагнитная волна)

Приятно что моя версия спонтанного деления  фотона живёт. Пустячковый вопрос, уже поднятый в тему. А  Как может  развиться такая волна , если нет   соответствующего  диполя? Сакрально : а если такой процесс всё-таки идёт, значит необходимые условия существуют. Ого, существую системы излучения
сверхдлинных волн нам неведомы. Причём второй конец такого диполя, если его возбуждение идёт с первого конца происходит в точке рождения первичного фотона ? А может та вторичная волна и некогерентна  основной ?  И ещё, в моём воображении существуют невозбуждаемые антенны . Не смешно...Такие системы точно указывают в пршлое, идущее в будущее.

Оффлайн leon10010

  • *****
  • Сообщений: 7 447
  • Благодарностей: 402
  • ух
    • Сообщения от leon10010
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #56 : 20 Ноя 2018 [06:42:00] »
"Запрещённая линия нейтрального водорода обусловлена взаимодействием магнитных моментов электрона и протона в атоме водорода. Энергия атома водорода при параллельном расположении магнитных моментов электрона и протона несколько больше, чем при антипараллельном, поэтому при спонтанном изменении ориентации магнитного момента электрона на противоположную атом излучает квант электромагнитного излучения с длиной волны 21,1 см (частота 1420,40575 МГц)."  https://ru.wikipedia.org/wiki/Радиолиния_нейтрального_водорода

 Не обязательно и сверхдлинное. Вот пример из микромира.
Размер атома - и длина волны 21 см.
Все прекрасно излучается. И поглощается.
Логично предположить, что  не нужно излучателю заполнять весь объём пространства.  Как и наоборот.
Значит, в эл.волне (фотоне) можно выделить зоны с соответствующими размерами.
Это если предположить, что наша логика не кончается в микромире, а просто мы пока не все о нём знаем.
КЭД не догма, пока это не полный набор сведений. 
итить

Оффлайн Скеп-тик

  • *****
  • Сообщений: 9 265
  • Благодарностей: 506
  • Упираюсь и тяну...
    • Сообщения от Скеп-тик
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #57 : 20 Ноя 2018 [12:49:30] »
Есть реальные излучатели сверхдлинных волн.  На планете существуют передатчики  на 66,6(6) Гц. И приёмники на эту частоту есть. Причём антенны - размером НЕ с Землю.  :P
При этом, разумеется, излучаются не одиночные фотоны, а сразу (энергия излучения передатчика)/(энергия сверхдлинного фотона) штук в секунду.

Оффлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 627
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #58 : 20 Ноя 2018 [16:37:06] »
Есть реальные излучатели сверхдлинных волн.  На планете существуют передатчики  на 66,6(6) Гц. И приёмники на эту частоту есть. Причём антенны - размером НЕ с Землю.  :P
При этом, разумеется, излучаются не одиночные фотоны, а сразу (энергия излучения передатчика)/(энергия сверхдлинного фотона) штук в секунду.


 и то верно http://www.qth.spb.ru/forum/viewtopic.php?f=47&t=7688 .... а самое главное есть приемники этого излучения причем размерами не больше стола... а из приемника завсегда излучатель можно сдедать (оставим в стороне вопрос мощности излучателя)
http://www.qth.spb.ru/forum/viewtopic.php?f=47&t=7688&start=15
 Ну вот...я стремился к этому 2 года, а получилось как в анекдоте, увидел передачу зевса прямо не выходя из дома!!! Свершилось чудо. В 00:00 UTC (на картинке моей время Московское) произошёл исторический приём "Зевса" прямо в квартире в центре Петербурга. а вот товарищи из Польши к примеру, ездили для этого в леса с 20 килограммовой антенной... ::)

Оффлайн Rudnik_VS

  • ***
  • Сообщений: 201
  • Благодарностей: 0
    • Сообщения от Rudnik_VS
Re: Как излучается сверхдлинный фотон
« Ответ #59 : 23 Ноя 2018 [17:51:53] »
А можно ли назвать фотоном такое колебание в 100000км?  Это же радиоволна, а у радистов постоянная Планка явно не в чести.  такого термина нет в учебниках по радиотехнике.
    Тепловые фотоны имеют максимальную  длину около 1мм при температуре реликтового излучения.   А дальше в сторону увеличения волны  начинается радиоволны, которые могут излучаться только контурным способом.  Либо при синхротронном излучении межзвёздного  ионизированного водорода в магнитных полях.  И как при этом излучается волна, какую часть энергии теряет при этом электрон
 видимо не совсем понятно.
  Правда имеются отдельные волны, которые вроде бы считаются отдельными квантами. Это излучение водорода на волне в 21 см и некоторых других, менее известных.