Fotonin aaltoluonne

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Sähkömagneetisella säteilyllä on aalto- ja hiukkasluonne. Olen käsittänyt, että fotoni olisi aaltoliikkeen tavoin liikkuva "pallo".
Kuitenkin väitetään, että aaltopuoli eroaa hiukkaspuolesta tilanteen mukaan(esim. kaksoisrakokoe).

Kysymys yksi: Tyhjiössä liikkuessaan fotoni on aalto MISSÄ. Siis miten tyhjiössä voi aaltoilla? Olettaen, että käsitykseni fotonin luonteesta on väärä.

Kysymys kaksi: Fotonin annihiloidessa toisensa, mihin niiden energia häviää?

Yleensä näitä sm-aaltoja verrataan meren aaltoihin, siksi kumpikin kysymys liittyy toisiinsa.

Sivut

Kommentit (253)

Vierailija

Vaikka fotoni on itsensä antihiukkanen, ne eivät annihiloi toinen toisiaan. Fotonihan on varaukseton ja massaton.

Fotonin aaltoluonteen voidaan käsittää muodostuvan rintamana etenevistä valokvanteista (tästä Einstein sai nobelinsa) ja tällainen allto ei tarvitse mitään välittäjäainesta tyyliin edesmennyt eetteri.

Vierailija
kabus
Tyhjiössä liikkuessaan fotoni on aalto MISSÄ. Siis miten tyhjiössä voi aaltoilla? Olettaen, että käsitykseni fotonin luonteesta on väärä.
Yleensä näitä sm-aaltoja verrataan meren aaltoihin, siksi kumpikin kysymys liittyy toisiinsa.

Valo on sm-aalto, jossa siis aaltoilevat sähkö- ja magneettikenttä. Etenee parhaiten tyhjössä. Materia vain haittaa etenemistä. Meren aalloissa ja ääniaalloissa värähtelevät massahiukkaset eli materia liikkuu edestakaisin tai jotain silmukkaa pitkin. Eteneminen vaatii siis metriaa.

Vierailija
Landau

Fotonin aaltoluonteen voidaan käsittää muodostuvan rintamana etenevistä valokvanteista (tästä Einstein sai nobelinsa) ja tällainen allto ei tarvitse mitään välittäjäainesta tyyliin edesmennyt eetteri.



Eli onko fotoni siis aaltoliikkeessä etenävä "pallo"? Sillä on kuitenkin aalto- ja hiukkasluonne, vai onko ne yhdessä niin kuin oletin?

Vierailija
kabus
Eli onko fotoni siis aaltoliikkeessä etenävä "pallo"? Sillä on kuitenkin aalto- ja hiukkasluonne, vai onko ne yhdessä niin kuin oletin?
Ei ole mikään pallo. Valon luonne on selitetty täydellisesti kvanttielektrodynamiikalla. Kuitenkin useimmat valon käyttäymiseen liittyvät ilmiöt voidaan selittää yksinkertaisemmin ja helppotajuisemmin kuvaamalla valo sähkömagneettisena säteilynä, jonka aallonpituus on 400...800 nm.

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007
Kabus
Sähkömagneetisella säteilyllä on aalto- ja hiukkasluonne. Olen käsittänyt, että fotoni olisi aaltoliikkeen tavoin liikkuva "pallo".
Kuitenkin väitetään, että aaltopuoli eroaa hiukkaspuolesta tilanteen mukaan(esim. kaksoisrakokoe).

Kysymys yksi: Tyhjiössä liikkuessaan fotoni on aalto MISSÄ. Siis miten tyhjiössä voi aaltoilla? Olettaen, että käsitykseni fotonin luonteesta on väärä.


Minun käsitykseni fotonista poikkeaa sen verran yleisestä käsityksestä, että minun mielestäni mitään fotonia ei ole olemassakaan. Meidän koulussa opetettiin, että valo on sähkömagneettista säteilyä, aaltoliikettä, joka ei tarvitse väliainetta. Jo se, että puhutaan massattomasta hiukkasesta, tökkii jotenkin. Jos hiukkasen massa on nolla, niin eikö se ole sama kuin että k.o. hiukkasta ei ole olemassakaan ?

Vierailija
Ertsu
Jos hiukkasen massa on nolla, niin eikö se ole sama kuin että k.o. hiukkasta ei ole olemassakaan ?
Fotoni ei todellakaan ole mikään massahiukkanen vaan energiakvatti, jolla on hiukkasluonne. Tiettyjä valoilmiöitä ei voida selittää aaltoliikkeenä vaan tarvitaan tätä hiukkasmallia, täsmällisemmin kvattieletrodynamiikkaa.

Vierailija
kabus
Sähkömagneetisella säteilyllä on aalto- ja hiukkasluonne. Olen käsittänyt, että fotoni olisi aaltoliikkeen tavoin liikkuva "pallo".
Kuitenkin väitetään, että aaltopuoli eroaa hiukkaspuolesta tilanteen mukaan(esim. kaksoisrakokoe).

Jos nyt puhutaan ihan peruskvanttimekaniikasta ja unohdetaan kvanttikenttäteoriat hetkeksi (samat perusperiaatteet pätevät toki niissäkin), niin hiukkasten ajatellaan olevan eräänlaisia aaltopaketteja. Kvanttimekaniikassa hiukkasia kuvataan ns. aaltofunktiolla (yleisemmin tilavektorilla), joka noudattaa epärelativistisessa tapauksessa ns. Schrödingerin yhtälöä, joka käytännössä on klassiseen näkökulmaan verrattuna "uusi tapa" ilmaista relaatio LIIKE-ENERGIA + POTENTIAALIENERGIA = KOKONAISENERGIA. Schrödingerin yhtälön ratkaisuna saadaan periaatteessa systeemin kaikki mahdolliset aaltofunktiot, ja edelleen kaikki mahdolliset energiat.

Useimmin S. yhtälölle on useampi kuin yksi ratkaisu, jolloin kokonaisratkaisu saadaan ratkaisujen lineaarikombinaationa (käytännössä siis summana). Tämä tarkoittaa sitä, että hiukkanen (tai tarkemmin sanottuna systeemi) voi olla samanaikaisesti useammassa tilassa, mitä on klassisesti ajatellen ehkä hieman vaikea käsittää. Analogiana voidaan ajatella seisovassa aaltoliikkeessä oleva kitarankieli, jonka värähtelyt voidaan jakaa useampaan ominaismoodiin, joilla kullakin on oma ominaistaajuus. Kvanttimekaniikassa puhutaankin ominaistiloista ja ominaisenergioista.

Aaltofunktion fysikaalinen tulkinta on sitten oma kysymyksensä kokonaan. Vallitseva käsityksen mukaan aaltofunktion itseisarvon neliö kuvaa hiukkasen todennäköisyystiheyttä ja sen avulla saadaan laskettua (tarkat) todennäköisyydet, että mittauksen tapahtuessa systeemi on tietyssä ominaistilassa. Mittaus niin sanotusti romahduttaa aaltofunktion diskreetissä tilaspektrissä vain yhteen, tiettyyn tilaan. Jatkuvan tilaspektrin tapauksessa saadaan tietty tilajakauma.

Hiukkasen aalto- ja hiukkasluonne kävelevät käsi kädessä, eikä niitä oikeastaan voi erottaa toisistaan. Kärjistetysti voisi sanoa, että ennen kuin havainto tehdään, hiukkanen on aaltona, jolla ei ole tarkkaa paikkaa eikä muotoa, mutta mittauksen tapahtuessa se 'realisoituu' tiettyyn tilaan ja tavallaan siinä samassa havaitaan pistemäisenä hiukkasena.

Sähkömagneettinen kenttä noudattaa aalto-hiukkasdualismia siinä missä esim. elektronikin. Fotonin 'liikeyhtälöt' tunnetaan myös Maxwellin yhtälöinä. Maxwellin yhtälöt ovat myös kvanttielektrodynamiikan mukaan tarkka 'liikeyhtälö' fotonille ts. SM-kentälle.

Vierailija
Ertsu

Jo se, että puhutaan massattomasta hiukkasesta, tökkii jotenkin. Jos hiukkasen massa on nolla, niin eikö se ole sama kuin että k.o. hiukkasta ei ole olemassakaan ?



Aine ja energia ovat saman asian kaksi puolta. Fotonilla on energiaa.
Tällöin sillä on myös massa, tavallaan. Painovoima vaikuttaa fotoniin kuten mihin tahansa kappaleeseen/hiukkaseen.

Vierailija
Landau
Vaikka fotoni on itsensä antihiukkanen, ne eivät annihiloi toinen toisiaan. Fotonihan on varaukseton ja massaton.

Fotonin aaltoluonteen voidaan käsittää muodostuvan rintamana etenevistä valokvanteista (tästä Einstein sai nobelinsa) ja tällainen allto ei tarvitse mitään välittäjäainesta tyyliin edesmennyt eetteri.


Ja missähän ja minkä takia tämä valokvantti etenee? Jos valokvantilla on se etenemisenergia itsessään niin luulisi sitä tarvittavan siirtää tähän "tyhjään" jotta etenemistä tapahtuisi? Miten valokvantti etenee suoraviivaisesti tämän "tyhjän" ei minkään läpi, miksei se esimerkiksi kaarra satunnaisesti? Mikä pitää sen suorassa linjassa, jos tämä tyhjä ei millään määrää valokvantin liikettä tai sillä ei ole taustarakennetta, eli se ei siis ole valoaallon välittäjän asemassa? Omasta mielestäni on paljon selkeämpää ajatella jokin eetterin tapainen "näkymätön" taustarakenne, hieman kuin vesimolekyylit jotka muodostavat ja liikuttavat veden aaltoja. Samoin tämä eetteri väreilyllään loisi ja siirtäisi luomiaan aaltoja eli valokvantteja ja niistä koostuvia sähkömagneettisia aaltoja. ja miksikö tätä eeteriä ei havaita, no havaitaanhan se valoaaltoina? Vesimolekyylit eli vesiaaltojen taustarakenne on löydetty, mutta ehkä valoaaltojen eli sm-aaltojen taustarakennetta eetteriä itsenäisenä entiteetinä ei vain vielä ole voitu löytää karkeilla havaintolaitteillamme. "Valo ei tarvitse välittäjäainetta" tai ainesta on mielestäni täysin tyhjä hokema. Einstein ei todistanut eetteriä vääräksi, hän ei vain tarvinnut sitä. Se mikä välittää valon voi vielä olla tärkeä kysymys fysiikassa.

Vierailija

Liikkuuko fotoni, valohiukkanen itsestään, siis onko sillä sisäistä liike-energiaa liikkua? Vai olisiko niin että sillä on rakenne tai fysikaalinen ominaisuus jonka takia ympäristö voi sitä liikuttaa? Sama juttu elektronin ja muiden hiukkasten kanssa, liikkuvatko ne "sisäisen" primus motorinsa avulla vai viskeleekö ympäristö niitä, niiden rakenteen määrääminä? Mielestäni erittäin huomioitava kysymys .

Vierailija
Dark Shade
Ja millaista tämä "eetteri" sitten olisi?
Melkoisen eksoottista tavaraa, täysin kitkaton eikä säteile mitään.

No ainakaan se ei olisi mitään ainetta, pikemminkin se olisi rakenne joka ilmenee juuri hiukkasina. Hiukkasten geometrinen taustarakenne. Tällaisella geometrisella taustalla ei tarvitsisi olla kitkaa tai sen ei tarvitsisi säteillä, koska vasta taustageometrian ilmeneminen hiukkasena loisi sille hiukkasen ominaisuudet.

Vierailija
Dark Shade
Ja millaista tämä "eetteri" sitten olisi?
Melkoisen eksoottista tavaraa, täysin kitkaton eikä säteile mitään.



Se on pelkästään avaruuden koordinaatin sisältävä piste, ja tarkkuuden, kuinka pienen hiukkasen kyseinen koord. voi sitoa.

Vierailija
kabus
Kysymys yksi: Tyhjiössä liikkuessaan fotoni on aalto MISSÄ.
Todennäköisyydessä.

Kysymys kolme: Kuinka harvaa voi väliaine olla?

Vierailija
mk_
kabus
Kysymys yksi: Tyhjiössä liikkuessaan fotoni on aalto MISSÄ.
Todennäköisyydessä.

Kysymys kolme: Kuinka harvaa voi väliaine olla?


Eetterin tapauksessa väliaineella tarkoitetaan enempi taustarakennetta, ei mitään varsinaista ainetta joka on hiukkasina hidastamassa valoa tai muita tuntemiamme hiukkasia. Taustarakenne on vähän kuin geometria joka määrittää avaruuden rakenteen ja mitä hiukkasia se rakenne voi synnyttää. Häiriö tässä taustarakenteessa eli eetterissä ilmenee hiukkasina, esim. valohiukkasena fotonina. Näin eetteriä ei voi havaita erillisenä eetterihiukkasena, eivätkä ne vaikuta tunnettuihin hiukkasiin vaikka kitkana, vaan eetteri ilmenee vain siinä olevien häiriöiden eli aaltoilun kautta, jotka ovat nimenomaan sähkömagneettisia aaltoja ja hiukkasia. Eetteriä ei siis voi havaita, koska vain sen häiriöt havaitaan tunteminamme hiukkasina. Sen sijaan eetterin geometrinen rakenne tuntemalla tiedetään miten aine- ja energia ultramikroskooppisessa mittakaavassa toimii ja mitkä hiukkaset ovat mahdollisia.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat