Existiert ein Photon mit überlagerten Frequenzen?
(bezogen auf die vom Prisma oder anderen Detektoren erfasste Frequenz, nicht bezogen auf das menschliche Auge, da nur Stäbchenzellen ein Photon erkennen können, das in das nachweisbare (sichtbare) Frequenzband fällt, und das einzelne Photon vom Auge + Gehirn unabhängig von der Frequenz als grau wahrgenommen wird).
Außerdem möchte ich hier mit Weiß nicht die Frage einschränken, ob alle VIBGYOR-Frequenzen oder nur RGB impliziert sind, da jede Farbe auch ein Bereich von Frequenzen ist und das menschliche Auge von Weiß zum trichromatischen Sensor nur von drei RGB-Frequenzen ausgegeben wird.
Oder kann es sein, dass Materialien, die das Licht verlangsamen, dazu führen, dass sich ein Photon mit einer einzigen Frequenz und höherer Energie in VIBGYOR aufspaltet? || und das gesamte Spektrum des Erfassungsbereichs des menschlichen Auges ist VIBGYOR + W (da monochromatisches Licht hoher Intensität auch vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen werden kann und es überhaupt nicht mit einzelnen Farbsensoren des menschlichen Auges zusammenhängt, sondern mit einer bestimmten Energie pro Einheit Volumen (bezieht sich auf den Detektorbereich der Augenzellen), wir nehmen es weiß wahr, (etwas, aber nicht genau) ähnlich der Kombination von Rot und Grün, die das menschliche Auge + Gehirn gelb nennt.
Ich habe die zusätzliche Beschreibung hinzugefügt, um die Frage zu präzisieren. Wenn meine Beschreibung Verwirrung stiftet, bleiben Sie bitte bei der ursprünglichen Frage und verwenden Sie die Beschreibung nur, um eine Vorstellung von der Absicht der Frage zu bekommen.
Hier gibt es viele widersprüchliche Antworten. Die grundlegenden Fakten sind
Ein Photon ist axiomatisch eines der Elementarteilchen, die das Standardmodell der Teilchenphysik bilden. Es hat Energie Wo ist die Frequenz, die eine große Anzahl von Photonen dieser Energie aufbauen wird. Seine Masse ist null und sein Spin +/- 1 in seiner Bewegungsrichtung. Die Axiome des Standardmodells wurden gewählt, weil das Modell zu den Daten passt und unzählige Experimente es validiert haben.
Als quantenmechanische Einheit können Photonen in Überlagerung sein, und drei von ihnen mit geeigneten Frequenzen könnten in die Gruppe fallen, die die Wahrnehmung von Weiß im Diagramm ergibt .
Es gibt keine „Weißfrequenz“, da die Farbwahrnehmung ein biologischer Mechanismus ist.
Ein guter Ansatz zur Beantwortung der Frage besteht darin, ein Experiment zu entwerfen, das sie beantworten würde. Es gibt Laser, die "Superkontinuum"-Strahlen in intensiven Impulsen aussenden. Ein Impuls ist sehr kurz, in der Größenordnung von einer Femtosekunde oder weniger. Einer der Impulse, der durch ein Beugungsgitter geleitet wird, fächert sich in eine Reihe von Strahlen unterschiedlicher Wellenlänge/Frequenz auf. Stromabwärts können die Strahlen kohärent wieder kombiniert werden, um einen neuen Puls zu bilden. Dies ist eine Art Interferometer – ein zeitliches Interferometer.
Jetzt brauchen wir ein Experiment, das genau dann ein bestimmtes Ergebnis liefert, wenn (A) immer nur ein Photon das System passiert und (b) das Photon mehrere Wellenlängen gehabt haben muss. Wir wissen von QM, dass unser Detektor, um die Bedingung (B) zu erfüllen, völlig unfähig sein muss, die Frequenz des Photons zu erkennen, aber in der Lage ist, seine Ankunftszeit zu erkennen. Unter der Annahme, dass ein solcher Detektor existiert, sollten wir in der Lage sein, die Intensität der Laserpulse so weit zu reduzieren, dass sichergestellt ist, dass sich jeweils nur ein Photon im Gerät befindet. Wenn wir die Ankunftszeiten einer großen Anzahl solcher Einzelphotonenereignisse integrieren und feststellen, dass die Photonen alle mit genau der gleichen Zeitverzögerung am Detektor ankommen, wenn die Pfade der Strahlen alle freigegeben sind, aber dass, wenn irgendein Teil der Wege, die von verschiedenen Wellenlängen genommen werden, wird blockiert,
Ich weiß nicht, ob dieses Experiment durchgeführt wurde, aber ich bin zuversichtlich, dass die Ergebnisse zeigen würden, dass jedes Photon eine Mischung von Wellenlängen enthält. Dies hängt mit anderen Diskussionen über SE bezüglich der Kohärenzlänge eines Photons, der Form eines Photonenwellen-"Pakets" usw. zusammen.
Ich denke, es spricht prinzipiell nichts dagegen, dass ein solches Photon existiert. In der Praxis ist mir nicht bewusst, dass ein solches Photon existiert.
Alle echten Photonen haben eine endliche homogene Bandbreite, die umgekehrt proportional zur Lebensdauer des Übergangs ist, der sie erzeugt. Wenn diese Bandbreite so groß ist, dass sie das optische Spektrum abdeckt, kann man ein solches Photon als weiß bezeichnen. Es wäre ein sehr kurzer Lichtimpuls in der Größenordnung einer Wellenlänge.
Beachten Sie, dass gewöhnliches weißes Licht eine inkohärente Überlagerung mehrerer Photonen ist. Ein Photon mit großer Bandbreite muss ein kohärentes Phänomen sein.
Ich glaube nicht, dass dies möglich ist. Licht, das durch ein Medium wandert, bewegt sich abhängig von seiner Wellenlänge mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Wenn ein einzelnes Photon überlagerte Frequenzen hätte, würde sich jede Frequenz mit einer anderen Geschwindigkeit ausbreiten, wodurch das Photon verwischt würde, dh eine Frequenz würde einer anderen Frequenz vorauseilen, obwohl dies aufgrund von Quantenverschränkung möglich sein könnte.
Dieser Satz im Photon -Artikel von Wikipedia :
ein Photon wird durch seinen Wellenvektor beschrieben , der seine Wellenlänge λ und seine Ausbreitungsrichtung bestimmt.
impliziert, dass ein einzelnes Photon nur eine einzige Wellenlänge/Frequenz haben kann, da ein Wellenvektor nur eine einzige Wellenlänge/Frequenz beschreibt.
Ich glaube, wenn Sie drei Lichtfrequenzen hätten, die sich in einem Vakuum auf genau demselben Weg bewegen und sie gleichzeitig in ein Prisma eintreten, würden Sie feststellen, dass es sich tatsächlich um drei separate überlagerte Photonen handelt. Das Pauli-Ausschlussprinzip gilt nicht für Photonen, sodass sie am selben Punkt in Raum/Zeit koexistieren können, wenn ein solches Konzept für eine Welle/Teilchen sinnvoll ist, die nur mit Lichtgeschwindigkeit existieren.
Etwas, das Sie berücksichtigen müssten, ist, wie würde ein Photon überhaupt mit einer Überlagerung von Frequenzen erzeugt werden? Welche Reaktion könnte es verursachen? Welches wiederholbare Experiment könnten Sie aufstellen, das beweist, dass bestimmte Photonen mehrere Frequenzen haben, wenn Sie nur eine pro Photon messen können? Wie würden Sie zwischen zufällig bei unterschiedlichen Frequenzen erzeugten Photonen und überlagerten bei unterschiedlichen Frequenzen detektierten Photonen unterscheiden?
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