|
Коя е причината за преразпределение , прегрупирване на фотоните?
Нека разгледаме едни пример за преразпределението на фотоните и причините за това преразпределение.
Имаме експериментална постановка примерно от първия ми пост от темата:
http://clubs.dir.bg/showflat.php?Board=Phisics&Number=1953801981&page=0&view=collapsed&sb=5&vc=1
А за случая ще използваме условията по точка 1.
1. Нека разгледаме случай когато двата лазера са синхронизирани а МК е неподвижен спрямо другите огледала.
(Да споменем и главните условия (изисквания) които са нужни за случая. Симетричен интерферометър и едномодова светлина от всеки лазер, описани като и другите условия в първия пост.)
Апретурата (отвора от където се излъчват фотоните) на лазери е средно милиметри, нека за случая да приемем, че тя е 2 см в диаметър или с някаква оптика, лещова система (което е по лесно на практика) сме разширили светилния сноп от мм на 2 см. Тази промяна няма да се отрази по никак начин върху крайния резултат, просто я правя за удобно разглеждане. Нека приемен, че използвания екран върху който наблюдаваме интерференчната картина е 1 квадратен см, т.е. има страни 1см на 1 см. А екрана е разположен в центъра на светилния сноп.
1. Нека първоначално работи само единия примерно лазер-1.
Ако подберем интензитета на лазерите то върху екрана със страни 1см на 1 см ще имаме равномерно осветен екран, т.е. дифракционна картина от голяма аперетура. И в случая ще имаме голям дифракционен максимум изпълваш целия екран а страничните дифракционни максимуми и минимуми няма да попадат върху екрана. Ако използваме фотоплака вместо екран, то на снимката ще наблюдаваме равномерно попаднали фотони (с приближения, разглеждаме теоретично при голяма аперетура спрямо екрана). Както и изключително рядко попадение на два фотона върху една молекула което е шум, но не в смисъл квантов шум (каквото и да означава този квантов шум).
Броя фотони фиксирани на снимката, при подбран интензитет, размер на фотоплаката и времето за експонацията на фотоплаката можем да преброим. И нека приемем, че броя фотони е примерно 100 000.
Ако изключим лазе-1 а включим само лазе-2, то върху екрана няма да се промени нищо от по горе разгледаното (теоретично двата лазера са еднакви).
2. Но какво ще се случи когато работят и двата лазера. Върху екрана ще наблюдаваме интерференчна картина най качествената която може да се получи по принцип, т.е. тази експериментална постановка гарантира най качествена картина. Броя фотони, ако използваме снимка на картината ще е сбора от двата лазера, т.е. 200 000. Като те ще са групирани в интерференчни максимуми като е показано примерно тука:
http://kaf-fiz-1586.narod.ru/11bf/dop_uchebnik/in_dif.htm
(виж тази част от сайта:)
http://alfa.kachi-snimka.info/images-2013/jdv1436791209w.GIF
3. Но коя е причината (всъщност това е основния разискван въпрос), фотоните които при само едни работещ лазер са равномерно разпредени върху екрана. А при включването и на втория лазер фотоните да се прегрупират, (променят траекторията си, и така може да се каже) и съответно имаме интерференчна картина. Какво кара фотоните които при един работещ лазер са попадали равномерно да променят попаденията си върху екрана така, че разпределението да отговаря на интерференчна картина?
4. Класическата вълновата представа за интерференция, разглежда светлината като вълни и на основа механичните вълни и еднаквите закономерности (в повечето случаи, но не във всички) със закономерностите при светлината. Разглежда интерференцията и дифракцията по съответния начин (да не изброяваме всичко, това са подробности). Но още през 1900 г. с въведената от Планк на така наречена константа на негово име. А по късно, 1905 г. с обяснението на външния фотоефект от Айнщайн. Става ясно, че светлината е квант енергия, наречена с термина фотон, излъчена от дискретна частица и неделима по времето след излъчване и преди дедектиране. Или казано накратко ЕМВ (периодично излъчване на източник) се състоят от множество фотони съгласно параметрите на конкретния източник.
5. Квантовата механика приема основата създадена от Планк и Айнщайн, както и на други физици. Но въпроса за причината за прегрупирване на фотоните, остава не решен. За целта в КМ се въвеждат принципи (после още допълнителни принципи) с които се закърпват някакви представи за неопределеност и т.н. Стига се до представата, че фотона интерферира „сам със себе си“ , т.е. всеки фотон самостоятелно определя попадението си върху екрана като се съобразява с геометрията (условията) на експерименталната постановка.
Но на тази основа фотоните които се прегрупират (и то всеки отделен фотон) при два работещи лазера требва да разполагат с цялата информация за да извърши това прегрупирване. Която по принцип е невъзможно фотона да има такава информация и освен това той (фотона) не е интелигентно същество.
По тази причина, получаване на информация по неведоми пътища (липсата на преносител със свръх светлинна – мигновена скорост), надаряването на фотона с някакъв интелект, тази част от квантовата механика (КМ) ще наречен условно, за по кратко вуду квантова механика (вКМ).
5.1. А с каква информация разполага фотона:
Енергия получена от лазера при излъчването на фотона. Само с тази информация, така да се каже разполага фотона.
Наистина тази енергия отговаря на дадена честота (периодичност) съгласно Е=h. Hz (Hz - ню , което няма как да се изпише на дира, затуй използвам този знак ) но сам фотон няма честота, фаза или дължина на вълната.Фотона дори не знае дали са излъчени и други фотони, ако баба яга не му нашепва в ухото. За това и трябва сам да се оправя казано на общо.
5.2. А с каква информация трябва да разполага фотона:
Фазата на ЕМВ на другия лазер. Тъй като от закономерностите на фазовата разлика между ЕМВ на двата лазера се определя и разположението на съответните максимуми на интерференчната картина върху екрана. Но съгласно вКМ и представата сам фотон интерферира (сам се оправя, казано на кратко). То всеки фотон самостоятелно трябва да разполага с информация за фазата на другия лазер за да има съответното прегрупирване така, че заедно с всички останали фотони да образува интерференчна картина.
При промяна на пътя (фазата на ЕМВ) от единия лазер, примерно изместим МК с разстояние 1/4 от дължината на вълната по чертежа:
http://alfa.kachi-snimka.info/images-2013/bwy1433413534k.gif
То централния максимум (условно избран максимум върху екранна) ще се измести с половината от разстоянието между максимумите. Т.е. при промяна на пътя с половината дължина на вълната – за фотоните от лазер-2. То всеки фотон (от фотоните излъчени от лазер-1) трябва да промени траекторията си така, че да се съобразява с новата геометрия на експерименталната постановка. Но придобиването на тази информация от отделен фотон не може да стане по законите на физиката защото няма познат такъв преносите а само с някаква вуду магия.
|
ПЪТЯ НА ФОТОН - причината за преразпределение
