Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
!! 17.06.2018 (Jel.) Khanova škola zve nadšence ke spolupráci na překladech návodů pro učitele a rodiče.
! 04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
17.01.2016 (Jel.) Rok 2016 s novými a novějšími krystaly od kolegy Pavla!
17.01.2016 (Jel.) Nabídka knih z oborů matematiky, fyziky, chemie
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

  • Hlavní strana
  • » Fyzika
  • » Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka (TOTO TÉMA JE VYŘEŠENÉ)

#1 04. 05. 2018 16:51

sqrt(211)
Příspěvky: 79
Škola: FEL ČVUT
Pozice: 2. semestr
Reputace:   
 

Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

Zdravím,
právě studuju kvantovou elektrodynamiku z Feynmanových přednášek a narazil jsem na následující vysvětlení funkce čočky:
světlo se šíří všemi myslitelnými drahami, za normálních podmínek se ale šíří přímočaře, protože tak vychází součet amplitud pravděpodobnosti pro šíření všemi drahami. Pokud ale způsobíme, že se světlo dostane z bodu A do bodu B po různých drahách za stejný čas, bude se světlo po všech těchto drahách šířit se stejnou pravděpodobností. A toho docílíme tak, že světlo bude procházet opticky hustším prostředím takového tvaru, aby čas vyšel pro všechny dráhy stejně. A tomu se, přátelé, říká čočka.



To je sice moc pěkné, ale jak to bude fungovat s Fresnelovou čočkou, která je pro některé dráhy tenčí než pro jiné?



Díky za všechny nápady!


Každý má právo na chybu (a já ho hojně využívám)

Offline

  • (téma jako vyřešené označil(a) sqrt(211))

#2 04. 05. 2018 17:12

edison
Příspěvky: 1611
Reputace:   36 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

Fresnelova čočka je prostě rozkouskovaná a každý kousek funguje (dostává světlo do požadovaného místa) nezávisle na ostatních. Stejně jako střep z normální čočky, nebo třeba offsetová parabola.

Pochopitelně z toho plyne komplikace: Difrakční limit se pak netýká velikosti celé čočky, ale jejích dílků. Proto (nejen proto) se nepoužívá v místech, kde na kvalitě optiky záleží.

Offline

 

#3 04. 05. 2018 17:21

sqrt(211)
Příspěvky: 79
Škola: FEL ČVUT
Pozice: 2. semestr
Reputace:   
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

Mě jde o to, že Fresnelova čočka by měla popírat výše uvedené vysvětlení: světlo procházející středem Fresnelovy čočky jí bude procházet kratší dráhu a proto by se do bodu B mělo dostat za kratší čas, než u normální spojky. To ale neplatí pro dráhy u krajů Fresnelovy čočky, které jsou stejně dlouhé, jako u té normální. Z toho vyplývá, že u jednoho z typů čočky neprojde světlo všemi drahami za stejný čas.


Každý má právo na chybu (a já ho hojně využívám)

Offline

 

#4 04. 05. 2018 17:45 — Editoval edison (04. 05. 2018 17:46)

edison
Příspěvky: 1611
Reputace:   36 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

Pro každý "zub" na fresnelce to platí samostatně. A konkrétně v jejím středu je vlastně úplně obyčejná čočka.

Takže máme "středovou čočku", která funguje úplně jako čočka normální, dejme tomu spojná. Okolo máme "zuby" a pro každý platí, že všechny dráhy do zubu vstupující rovnoběžně s osou a končící v ohnisku jsou stejně dlouhé, ale liší se od délky drah v dalších zubech i středové čočce.

Vlastně můžeme říct, že každý zub je kouskem čočky, která kdyby byla celá, byla by tím silnější, čím víc u kraje je její zub. A všechny tyhle čočky mají společné ohnisko.

Závěr: Fresnelka není jedna čočka, ale soustava čoček se společným ohniskem.

Offline

 

#5 04. 05. 2018 18:47

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 2263
Reputace:   72 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

Já myslím, že trik bude v tom, že není až tak úplně nutné, aby se tam světlo dostalo za stejný čas, ale se stejnou fází. No a fáze ta se periodicky opakuje. Takže ty dráhy nemusejí být asi nutně stejné, mohou se lišit o celočíselný násobek 2*PI (pokud tedy uvažujeme délku dráhy jako fázi).

Offline

 

#6 04. 05. 2018 19:25

edison
Příspěvky: 1611
Reputace:   36 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

To ano, ale považuji za extrémně nepravděpodobné, že by někdo konstruoval fresnelku tak, aby fáze jednotlivých zubů navazovaly. To by stejně fungovalo jen pro jednu vlnovou délku.

Obecně se tyhle fázové věci nejčastěji používají u antén, tam je to rozměrově snadno realizovatelné a šířka pásma bývá malá v poměru k frekvenci.

Offline

 

#7 04. 05. 2018 19:35

sqrt(211)
Příspěvky: 79
Škola: FEL ČVUT
Pozice: 2. semestr
Reputace:   
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

↑ edison:↑ MichalAld:Díky, to je přesně to, co jsem potřeboval vědět.
Feynman totiž amplitudu pravděpodobnosti přirovnává k vektoru konstantní velikosti, jehož směr závisí na okamžité hodnotě vlnové funkce fotonu, tedy na fázi vlnění. Kvadrát každého vektoru je pravděpodobnost jevu, pravděpodobnost součtu těchto jevů je kvadrát vektorového součtu amplitud pravděpodobností (tedy jednotlivých vektorů). Takže pokud je vlnění ve stejné fázi pravděpodobnost je velmi vysoká, pokud jsou fáze posunuty o pi, tak je nulová.

Takže všechno funguje tak, jak má, a nic se s ničím nevylučuje.

No a samozřejmě jsem si neuvědomil, že Fresnelku nemůžu považovat za jednu čočku, díky za objasnění!


Každý má právo na chybu (a já ho hojně využívám)

Offline

 

#8 04. 05. 2018 19:39

sqrt(211)
Příspěvky: 79
Škola: FEL ČVUT
Pozice: 2. semestr
Reputace:   
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

↑ edison:, ale s tím fungováním jen pro jednu vlnovou délku máš pravdu.
Ještě o tom popřemýšlím...


Každý má právo na chybu (a já ho hojně využívám)

Offline

 

#9 04. 05. 2018 19:51 — Editoval MichalAld (04. 05. 2018 20:04)

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 2263
Reputace:   72 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

Jenže ona i normální čočka funguje jen pro jednu vlnovou délku...to je právě ta chromatická vada čočky.

Optici vyvinuli způsoby, jak tuhle vadu (alespoň z části a v určitém rozsahu spektra) kompenzovat, ale to se pak musí čočky lepit z různých skel a skládat do sestav...ale jednoduchá čočka má tento problém vždycky.

Ale pravda je, že tam je to kvůli tomu, že se index lomu mění v závislosti na frekvenci.


Co se týká přesnosti výroby fresnelek, tak to netuším, já je zatím viděl vždycky akorát vylisované na pravítku, ale u seriózní optiky není přesnost výroby srovnatelná s vlnovou délkou nic výjimečného.

Taková asi nejlepší ale běžně dostupná zrcátka mají rovinnost povrchu 1/20 vlnové délky, viz
Zrcátka

A třeba hologramy (taky se lisují z plastu) potřebují tuhle přesnost taky (zlomky vlnových délek), jinak by to nemohlo fungovat. Šablony na hologramy se dělají elektronovou litografií, a je klidně možné, že se takto dělají i ty fresnelky na pravítkách. On nakonec mikrometr není zas až tak málo, to dám skoro i na brusce.

Offline

 

#10 04. 05. 2018 20:10 — Editoval MichalAld (04. 05. 2018 20:12)

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 2263
Reputace:   72 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

Ale pravda je, že pokud je "skok" na fresnelově čočce mnohonásobně větší než vlnová délka, tak světlu je asi úplně jedno, jak je velký. Protože normální světlo interferuje jen v rámci několika vlnových délek (možná několika desítek nebo stovek).

Ovšem, pokud bychom chtěli aby nám čočka fungovala třeba i pro laser, tak bychom ji asi museli takto přesně udělat.


To bych taky asi upozornil, že argumentace, kterou uvádí Feynman platí ve skutečnosti spíš pro laser, než pro normální světlo.

Offline

 

#11 04. 05. 2018 21:34

sqrt(211)
Příspěvky: 79
Škola: FEL ČVUT
Pozice: 2. semestr
Reputace:   
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

Tak abych to konečně uvedl na pravou míru:
Feynman tím myslí opravdu normální světlo, které se může pohybovat po jakýchkoli třeba i různě klikatých drahách, čočka je jen jeden z těch velmi zjednodušených případů.

Dále jsem zjistil, že ty „vektory“ jsou v jeho přednáškách, které jsou víceméně popularizačního rázu, pouze jiný název pro absolutní hodnotu komplexního čísla, které je hodnotou vlnové funkce fotonu. Takže ta vlnová funkce nám pro každý čas vyhodí nějaké komplexní číslo, které má pokaždé stejnou absolutní hodnotu. Kvadrát tohoto čísla je pravděpodobnost jevu. A samozřejmě, že pokud chceme komplexní čísla sčítat, musíme to dělat analogicky jako s vektory. (Mimochodem, kvadrát takovéto vlnové funkce pro elektron v atomu je pravděpodobnost, že se bude daný elektron nacházet na určitých časoprostorových souřadnicích, tedy orbital.)

A za třetí, Fresnelka nepředstavuje případ cesty světelného paprsku (proudu fotonů) z místa A do místa B, protože tím, jak jsou jednotlivé zuby oproti normální spojce posunuté, se posune i ohnisková vzdálenost pro každý zub a fotony se po každé dráze dostanou jinam - opravdu tedy jde o soustavu čoček, jak správně upozornil ↑ edison:. Fresnelka se hodí, hlavně když chceme z rozbíhavého svazku paprsků udělat rovnoběžný svazek či naopak - tam na těch vzdálenostech nezáleží.


Každý má právo na chybu (a já ho hojně využívám)

Offline

 

#12 04. 05. 2018 21:46

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 2263
Reputace:   72 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

sqrt(211) napsal(a):

Tak abych to konečně uvedl na pravou míru:
Feynman tím myslí opravdu normální světlo, které se může pohybovat po jakýchkoli třeba i různě klikatých drahách, čočka je jen jeden z těch velmi zjednodušených případů.

Nevím, co myslí, říká "normální světlo" a počítá to jako monochromatickou vlnu (tedy laser).
Ono na laseru není nic "nenormálního", nenormální je spíš to normální světlo - protože to je vlastně světelný šum.

Offline

 

#13 04. 05. 2018 22:14 — Editoval MichalAld (04. 05. 2018 22:16)

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 2263
Reputace:   72 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

sqrt(211) napsal(a):

Dále jsem zjistil, že ty „vektory“ jsou v jeho přednáškách, které jsou víceméně popularizačního rázu, pouze jiný název pro absolutní hodnotu komplexního čísla, které je hodnotou vlnové funkce fotonu. Takže ta vlnová funkce nám pro každý čas vyhodí nějaké komplexní číslo, které má pokaždé stejnou absolutní hodnotu. Kvadrát tohoto čísla je pravděpodobnost jevu. A samozřejmě, že pokud chceme komplexní čísla sčítat, musíme to dělat analogicky jako s vektory. (Mimochodem, kvadrát takovéto vlnové funkce pro elektron v atomu je pravděpodobnost, že se bude daný elektron nacházet na určitých časoprostorových souřadnicích, tedy orbital.)

On se tam vyhýbá matematice, ale ta vlna není nic jiného než

$\varphi(x)=e^{ikx}$ tomu k se říká myslím "úhlový vlnočet" jako prostorová analogie "úhlového kmitočtu".

Ono by to mělo být ještě správně vynásobené 1/r, pak by to byla normální sférická vlna (protože amplituda musí klesat se vzdáleností), ale na to, o čem mluví to nemá žádný zásadní vliv. Je teda otázka, jestli 1/r nebo 1/r^2, to závisí na tom, jestli vlna představuje intenzitu, nebo energii.
V důsledku by to mělo mít i časovou část, ale ona taky nemá na nic vliv.

Takže kompletní vlna by vypadala takto:

$\varphi(x)=\frac{1}{r}e^{i(\omega t - kx)}$


A mmch, tahle vlna je i řešením klasické vlnové rovnice nebo i Maxwellových rovnic (když jí dáme vhodnou polarizaci), ono na tom světle vlastně nic zázračného není, když jej popisujeme jako vlny, všechny vlny se takto chovají.

Trik je jen v tom, že takto (pomocí vln) popisujeme "let" nějaké záhadné částice.

Offline

 

#14 05. 05. 2018 14:44

edison
Příspěvky: 1611
Reputace:   36 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

Poznámka: Následující text již nemá vliv na řešení problému s fresnelkou, ale nerad bych aby se tu šířily nějaké bludy.

MichalAld napsal(a):

sqrt(211) napsal(a):

Tak abych to konečně uvedl na pravou míru:
Feynman tím myslí opravdu normální světlo, které se může pohybovat po jakýchkoli třeba i různě klikatých drahách, čočka je jen jeden z těch velmi zjednodušených případů.

Nevím, co myslí, říká "normální světlo" a počítá to jako monochromatickou vlnu (tedy laser).
Ono na laseru není nic "nenormálního", nenormální je spíš to normální světlo - protože to je vlastně světelný šum.

Obecně je úplně jedno, co je zdrojem. Interferenční jevy fungují s jednotlivými fotony. Prostě každý jednotlivý foton prozkoumá všechny možné i nemožné trasy. Alternativně, nefeynmanovsky, je každý jednotlivý foton vlna, která interferuje libovolně sama se sebou. Ať už je to jak chce, výsledkem je plná platnost vlnové optiky pro každý foton zvlášť.

MichalAld napsal(a):

Ale pravda je, že pokud je "skok" na fresnelově čočce mnohonásobně větší než vlnová délka, tak světlu je asi úplně jedno, jak je velký. Protože normální světlo interferuje jen v rámci několika vlnových délek (možná několika desítek nebo stovek).

No to by se pak asi těžko dělala interferometrie s dalekohledama který jsou od sebe desítky metrů. Zatím jsem nikdy nenarazil na seriózní informaci o existenci nějakého takového limitu. Teoretického, ani experimentálního.

Ovšem, pokud bychom chtěli aby nám čočka fungovala třeba i pro laser, tak bychom ji asi museli takto přesně udělat.

Proč?

To bych taky asi upozornil, že argumentace, kterou uvádí Feynman platí ve skutečnosti spíš pro laser, než pro normální světlo.

Pokud vím, Feynman tam hovoří o jednotlivých fotonech. Popisovaný děj probíhá s jedním fotonem a co dělají a odkud pocházejí ostatní je celkem jedno. Jinak mnohem podrobněji než v Přednáškách to popisuje v "Neobyčejná teorie světla a látky". Kdo nemá knížku, tak pomůže uloz.to:
https://uloz.to/!6wUBunfXNVMQ/richard-p … -latky-pdf

Offline

 

#15 05. 05. 2018 15:53 — Editoval MichalAld (05. 05. 2018 15:54)

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 2263
Reputace:   72 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

edison napsal(a):

...nerad bych aby se tu šířily nějaké bludy....

Obecně je úplně jedno, co je zdrojem. Interferenční jevy fungují s jednotlivými fotony. Prostě každý jednotlivý foton prozkoumá všechny možné i nemožné trasy. Alternativně, nefeynmanovsky, je každý jednotlivý foton vlna, která interferuje libovolně sama se sebou. Ať už je to jak chce, výsledkem je plná platnost vlnové optiky pro každý foton zvlášť.

Pokud by měl foton "interferovat sám se sebou" bez omezení rozdílu těch drah, musel by to být foton s "ostrou hodnotou" vlnové délky, tedy i s "ostrou hodnotou" energie. Jen takový foton se chová jako čistá vlna.

Pokud ovšem máme foton s "neostrou hodnotou" energie, (frekvence, vlnové délky), je jeho vlna ve skutečnosti vlnový balík:

příklad 1
příklad 2

A protože máme Heissenbergovy relace neurčitosti, každý foton, který byl vyzářen v nějakém definovaném či ohraničeném časovém okamžiku má neostrou hodnotu energie a tudíž se jeho vlnová funkce chová jako (širší či užší) vlnový balík.

A fotony tepelného záření se přesně takto chovají. Jejich vlnové funkce jsou vlnové balíčky - a interferovat mohou jen pokud je rozdíl alternativních drah menší než je velikost toho balíčku.
Velikost vlnového balíčku nemusí být zrovna jen pár vlnových délek, myslím, že jsou nějaké experimenty ukazující interferenci světla s fázovým rozdílem snad několik (možná i desítek) tisíc vlnových délek. To už přesně nevím.

Kdyby ta vzdálenost nebyla omezená vůbec, neviděli bychom duhové barvy jen na mýdlové bublině, ale i na 5mm silné skleněné desce, k čemuž zpravidla už nedochází (aspoň tedy, když teď koukám z okna, nic takového nepozoruji).


U laserů jde naproti tomu o monochromatické světlo, fotony mají velmi ostrou hodnotu energie, tím pádem i frekvence a vlnové délky, a mohou interferovat (téměř) bez omezení fázového rozdílu drah. Ale píši téměř, protože ani lasery nejsou úplně dokonalé (třeba ta laserová ukazovátka).

To, jako moc dobře nám vlnění interferuje samo se sebou, popisujeme pomocí tzv. koherence.

Zavádíme veličinu stupeň koherence, a z ní odvozenou koherenční dobu a koherenční délku.
Pokud je tedy rozdíl mezi alternativními dráhami větší než koherenční délka, tak už k interferenci moc nedochází.

Odkazy:

Koherence vlnění

Coherence

Offline

 

#16 05. 05. 2018 16:07

edison
Příspěvky: 1611
Reputace:   36 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

Tak tím se to vysvětlilo: Ty hovoříš o rozdílu po směru dráhy, já o vzdálenosti ke dráze kolmé. Pak je vše OK. Foton samozřejmě nebude interferovat se "sebou, jak tudy proletěl před půl hodinou", ale nic nebrání tomu, aby interferoval se "sebou, jak prošel úplně jinudy, po jinak téměř stejně dlouhé trase".

O vlnových balících samozřejmě vím. Ale zatím jsem nenarazil na informaci, že by jeden foton nesl nějakou informaci o kvalitě svého spektra. K tomu by mě zajímaly nějaké podrobnosti.

Offline

 

#17 05. 05. 2018 16:12

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 2263
Reputace:   72 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

edison napsal(a):

ale nic nebrání tomu, aby interferoval se "sebou, jak prošel úplně jinudy, po jinak téměř stejně dlouhé trase".

No ano, všechno je o tom "téměř", jestli je to "téměř" rozdíl jedné vlnové délky, nebo deseti, nebo milimetru, nebo kilometru.

Offline

 

#18 05. 05. 2018 16:29

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 2263
Reputace:   72 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

edison napsal(a):

O vlnových balících samozřejmě vím. Ale zatím jsem nenarazil na informaci, že by jeden foton nesl nějakou informaci o kvalitě svého spektra. K tomu by mě zajímaly nějaké podrobnosti.

Teď se mi k tomu nedaří nic jednoduchého vygooglit, a nemám moc času, ale je to úplně stejné jako s částicí, která má buď přesně určenou polohu, nebo má přesně určenou rychlost.

Vlna, která popisuje foton, může být všechno mezi dokonalou sinusovkou (přesně určená frekvence a vlnová délka) a diracovým pulzem (přesně určená poloha a čas).

Pokud foton vyzáříme při nějaké definované události (jako třeba při srážce dvou částic) bude to spíš ta druhá varianta (diracův pulz - prostě záblesk).

Pokud jej vyzáříme ze zařízení, kde nelze ani v principu určit, kdy k tomu vlastně došlo (jako je to v tom laseru), bude jeho vlna mít zase blíž k té sinusovce.


Ono nám asi nic nebrání nahlížet na foton s neurčitou energií jako na superpozici fotonů s energií určitou - ale co si tím pomůžeme ?  Všechny ty myšlenkové experimenty bychom museli uvažovat pro každou z vlnových délek a pak to vše sečíst - a výsledek bude +- ten samý, jako když budeme uvažovat jen dráhy, jež se neliší více než koherenční délka.


Každopádně - ten "foton" o kterém mluvíme - tj ten, který se má pohybovat prostorem, to není nic skutečného. S oblibou říkáme "foton a jeho vlnová funkce" jenže ona je ve skutečnosti jenom ta vlnová funkce. To slovo "foton" se v matematickém popisu nijak neprojevuje. Je to jen takové "slovo pro nic", abychom nezapaoměli, co že to vlastně počítáme. No a že vlnová funkce "nese informaci o svém spektru" - to je tak nějak samozřejmé, né ?

Offline

 

#19 05. 05. 2018 18:53

sqrt(211)
Příspěvky: 79
Škola: FEL ČVUT
Pozice: 2. semestr
Reputace:   
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

MichalAld napsal(a):

Každopádně - ten "foton" o kterém mluvíme - tj ten, který se má pohybovat prostorem, to není nic skutečného. S oblibou říkáme "foton a jeho vlnová funkce" jenže ona je ve skutečnosti jenom ta vlnová funkce. To slovo "foton" se v matematickém popisu nijak neprojevuje. Je to jen takové "slovo pro nic", abychom nezapaoměli, co že to vlastně počítáme. No a že vlnová funkce "nese informaci o svém spektru" - to je tak nějak samozřejmé, né?

Foton není nic skutečného? Tak to by pak nebyl nic skutečného ani elektron, který taktéž popisujeme vlnovou funkcí. Ano, foton nemá žádnou klidovou hmotnost, dobře. Ale je to přesně určené kvantum energie a sakra záleží na tom, jak je velké.


Každý má právo na chybu (a já ho hojně využívám)

Offline

 

#20 05. 05. 2018 18:57

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 2263
Reputace:   72 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

↑ sqrt(211):
Jenže to je až ten foton, co nám skončí v detektoru.

Ale tyhle fotony, ty co se "pohybují prostorem", o těch nemůžeme nic vědět, takže vlastně ani to, jestli tam vůbec jsou.

Offline

 

#21 05. 05. 2018 19:01

sqrt(211)
Příspěvky: 79
Škola: FEL ČVUT
Pozice: 2. semestr
Reputace:   
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

↑ MichalAld:
To snad platí pro všechny částice popisované kvantovou fyzikou, jestli se nepletu...


Každý má právo na chybu (a já ho hojně využívám)

Offline

 

#22 05. 05. 2018 19:23

edison
Příspěvky: 1611
Reputace:   36 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

Dětem na kroužku pro jistotu říkám něco ve stylu, že "foton je název pro fakt, že energie EM vlny se předává po kvantech určité velikosti, hlavně si pod tím nepředstavujte žádnou letící věc".

Offline

 

#23 05. 05. 2018 19:39

sqrt(211)
Příspěvky: 79
Škola: FEL ČVUT
Pozice: 2. semestr
Reputace:   
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

Také si myslím, že říkat fotonu částice a představovat si u toho něco, co vypadá jak tenisák, je hodně zavádějící. Od začátku se tomu říkalo prostě „kvantum energie“, označení foton přišlo, tuším, až někdy v roce 1926.
Na druhou stranu, představovat si proud fotonů jako spojitou vlnu, co vypadá jak kola na vodě je úplně stejný „problém“. A znovu opakuju, to platí pro úplně všechny částice.

Ale co, myslím že jsme si všichni tři potřebovali navzájem dokázat, že tomu rozumíme :-).

Ono když se u jakéhokoli tématu dosáhne určitého stupně odbornosti, svádí to k tomu, ukazovat kolegům, jak tomu rozumím tím, že jim vysvětluji něco, co už samozřejmě dávno znají. Jen to dobře vypadá před „nezasvěcenými“.
To si, prosím, neberte osobně, to je spíš můj životní problém...


Každý má právo na chybu (a já ho hojně využívám)

Offline

 

#24 06. 05. 2018 18:16

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 2263
Reputace:   72 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

edison napsal(a):

Dětem na kroužku pro jistotu říkám něco ve stylu, že "foton je název pro fakt, že energie EM vlny se předává po kvantech určité velikosti, hlavně si pod tím nepředstavujte žádnou letící věc".

Tak to asi děláš správně.

Ono se totiž slovo "foton" používá pro označení dvou různých věcí. Jednak je to ta "věc" co nám skonční v detektoru, a má nějakou tu energii a polohu,

a pak se také fotonem (i když by se správně mělo říkat virtuální foton) nazává ta "věc" co se pohybuje po těch všech alternativních cestách a mění u toho fázi.

A tenhle foton (virtuální) je čistě matematickým objektem, má to v matematice i svůj název, totiž Greenova funkce, a je to něco jako Diracův pulz s vhodnými parametry. A tuhle metodu řešení dif. rovnic lze aplikovat na asi jakoukoliv (lineární) diferenciální rovnici. Třeba i na klasickou rovnici el. mag. pole, a nebo i na vlnovou rovnici zvuku, nebo rovnici vedení tepla v materiálech. Všude bychom tak používali tyhle "vitruální částice", i v situacích, kdy tam zjevně žádné takové částice fyzicky neexistují.

Je to prostě jen matematika, jeden ze způsobů řešení parciálních dif. rovnic.

Offline

 

#25 06. 05. 2018 18:20

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 2263
Reputace:   72 
 

Re: Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka

sqrt(211) napsal(a):

Na druhou stranu, představovat si proud fotonů jako spojitou vlnu, co vypadá jak kola na vodě je úplně stejný „problém“. A znovu opakuju, to platí pro úplně všechny částice.

I když u fotonů (pokud se zajímáme je o ně, a né o jejich interakce s elektrony) je to vlastně celkem v pořádku, taková představa. Kvantová rovnice fotonu je vlastně úplně ta samá jako klasická, jen se její výsledek jinak interpretuje.

U fermionů je to samozřejmě všechno jinak...tam dává klasická a kvantová fyzika dost principiálně odlišné předpovědi.

Offline

 
  • Hlavní strana
  • » Fyzika
  • » Kvantové vysvětlení pohybu světla a Fresnelova čočka (TOTO TÉMA JE VYŘEŠENÉ)

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson