波和粒子的语言
我们可以讨论电磁辐射使用两种语言:波或粒子(光子)语言。与所有语言一样,我们有时可以更简洁地表达其思想或明显比另一种语言。我们同时使用,另外,有时在一起相提并论。我们需要流利。已经取得了许多ado在这可悲的二元性的电磁辐射。但是没有法律要求物理现实被描述由一个语言。我们可能希望这样一种语言,但本质往往是对我们的希望。此外,我们接受没有抗议或者绝望声音的二元性。我们描述声波在空气连续,同时认识到空气,因此声音,由离散粒子(分子)的运动。
我们如何选择使用哪种语言?简单。生命是短暂的。理解自然我们采取最简单的方法与精度一致。虽然声音在空气中传播可以被描述为分子的运动,这种方法被音响会挣扎在一个数学泥沼。
一束辐射光子语言看作一个流的粒子称为光子携带的特殊属性能量,线性动量和角动量,但不是质量。光子的质量通常是等于零。但是考虑到附近不可能测量零面对不可避免的错误和不确定性,更正确的说,光子质量的上限不断减少,其现值约10至24倍电子的质量。如果它困扰你,一个粒子
基础大气辐射介绍:一个有400个问题。克雷格·f·Bohren和尤金·e·Clothiaux版权©2006 Wiley-VCH 1 - GmbH & Co .公司,Weinheim ISBN: 3-527-40503-8
这是因为你没有质量就运动量困在动量是质量乘以速度的概念。有时这是真的(大约),有时不是。动量是动力,房地产本身完整的和不总是质量和速度的乘积。
光子的一种,只是在他们的能量和动量,而波的无限多样性和通常非常复杂,最简单的那种一个平面谐波的特点是单一频率(圆形)w和传播方向(见3.3和3.4秒。)。的尺寸圆频率是单位时间弧度。你可能更熟悉就是频率,通常用v(有时f),单位时间维度的周期。频率的单位是赫兹,缩写Hz,每秒一个周期。因为一个周期对应于2 n弧度,频率和圆频率的关系很简单:
所有电磁波在自由空间传播(严格意义上不存在)和c一样的速度,大约3 x 108 ms”1。一个平面谐波在自由空间可以以其波长,频率有关
你有时会听到它说,频率比波长更基本。在某种意义上,这是正确的,但波长通常是更有用的。当我们考虑电磁波与大块的物质之间的相互作用,我们必须问自己的第一个问题是如何巨大的海浪。大大小小的没有意义,直到我们指定一个标尺。对电磁辐射的标尺是波长。数学表达式描述这种辐射与物质的相互作用可以根据不同物质的大小相对于的标尺。
我们如何从波光子语言翻译吗?平面和圆频率谐波w对应光子流,每个能量,h是普朗克常数(6.625 x 10 ~ 34 Js)和h = h / 2 n。可见的电磁辐射(光)的频率大约是1014 Hz,因此光子激发的感觉视觉能量约10 ~ 20 j .这不是能量;一个高尔夫球片的动能通过空气大约1013倍。
理解当一个电磁波入射空气在玻璃的表面光滑,说,如果一个人使用波语言不是特别困难。玻璃辐射的入射波激发分子二次波,结合形成(大约)净反射波的反射定律和净传播波的折射定律。没有所谓的绝对光滑的表面,那么什么是光滑的波长。
这一切使直观、没有造成困惑。但是现在考虑会发生什么当我们切换到光子的语言。如果我们把反射光子在一个表面的反弹和传输通过,那么为什么,如果所有光子都是相同的,都是一些反映和传播的?这确实是令人费解;就是为什么w = 2 nv更是如此。
光子应该镜面(这意味着镜面)反映,因为光子想象成很小很小的粒子尺寸,所有表面是粗糙的。
这并不是说,一个无法描述光子在光滑界面反射和透射的语言,只有这样做是极其昂贵的精神努力。和反向有时是正确的。许多年前作者之一参加了一个讨论会,题为“没有光子的光电效应。”By the photoelectric effect is usually meant the emission of electrons by a surface (often metallic) because of illumination by radiation (often ultraviolet). In photon language the photoelectric effect is simple to describe. When a photon of energy hv is absorbed by the surface, the maximum kinetic energy E of the electrons thereby set free is
p是最低能量电子失去自由自在的表面。单个光子与一个电子交互放弃整个电子的能量,如果足够使电子挣脱的力量结合到金属。根据这个方程的能量释放电子入射功率无关而光电流(速度和释放电子的数量)成正比,这符合实验。这个简单的方程,首先由爱因斯坦写于1905年,是现代理论的重点之一的辐射与物质。然而演讲者讨论会年前,为了描述和解释光电效应没有光子,抨击观众与数十个复杂的方程。甚至,他通过数学绝技主意和舌头背叛了他,他禁止词脱口而出“光子”。在这一点上,你的作者从他的椅子上跳下来,大声喊道,“光子!光子!你承诺没有光子。”
镜子被一个反射光束入射电子束产生。这是反映梁重定向入射光子吗?唉,我们不能做一个实验来回答这个问题。来确定反射光子入射光子一样需要我们能够识别它们。但光子是没有区别的。我们不能告诉一个来自另一个地方。我们不能标记一个光子和遵循它的进步。因此如果你想相信反映光子入射光子是一样的,你可以这样做。没有人能证明你是错的。但是你不能证明你是对的。 When faced with an undecidable proposition, you may believe whatever you wish. Note that in the wave language we would not likely even ask if the reflected wave is the same as the incident wave.
它不是经常承认,还有第三个语言谈论光,who-gives-a-hoot-what-light-is可能被称为什么?语言。这是几何或射线光学,光的本质不解决。虚构的射线被想象的路径以及光所携带的能源运输,和这些路径曲流根据简单的几何法和分叉。
但更有用的是哪种语言?致信美国《物理,m . Psi-mopoulos和t . Theocharis修辞问题问:“有什么新发现(i)光的粒子或光子方面,和(2)光的波动方面,产生了吗?答:(i)我们不知道的;(2)全息术、激光、强度干涉法,相位共轭。”To this list we add radar, all of interferometry, on which much of the science of measurement is based, and interference filters, which have many applications. The view of these authors is extreme, but they also quote the more measured words of Charles Townes, a pioneer in masers and lasers: "Physicists were somewhat diverted by an emphasis in the world of physics on the photon properties of light rather than its coherent aspects." That is, the photon language has been the more fashionable language among physicists, just as French was the fashionable language in the Imperial Russian court. When prestigious and munificent prizes began to be awarded for flushing "ons" (electron, positron, neutron, meson, and so on) from the jungle, shooting them, and mounting their stuffed heads on laboratory walls, the hunt was on, and slowed down only with the demise of the Superconducting Supercollider.
虽然波语言无疑已经并且继续更富有成果的发明,光子语言也许更舒缓因为光子可以体现,想象的对象我们可以踢或被踢。波扩展到所有空间不是很容易体现。我们可以容易地想象光子的事情。然而一种电磁波一样多的光子:都具有能量和动量(线性和角度),但不是,似乎质量。
继续阅读:吸收率和发射率
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