Lichtwellen und Lichtphotonen gedanken Experiment

Beobachten Sie jemals Photonen?

Ja, aber wahrscheinlich nicht aus dem Grund, den Sie denken.

So sieht die Welle aus, die Sie erzeugen. Ich habe eine Kosinuswelle als Referenz beigefügt:

Sie erzeugen also immer noch eine Welle, aber sie hat eine andere Form als eine Kosinuswelle. Aber jede Welle kann als Summe von Sinus und Cosinus ausgedrückt werden, indem man sie als Fourier-Reihe erweitert . Also, wenn wir Ihr Signal anrufen$S$die Erweiterung wäre:

wo die Zahlen$a_n$sind Konstanten (eigentlich ist der allgemeine Ausdruck komplexer als dieser, aber ich habe ihn vereinfacht, indem ich angenommen habe, dass Ihr Signal symmetrisch ist$t = 0$). Sie übertragen also tatsächlich eine Summe von Wellen mit Frequenzen, die ganzzahlige Vielfache Ihrer Grundfrequenz sind$\omega$. Mit anderen Worten, Sie senden einen Strom von Photonen mit unterschiedlichen Energien aus.

Ich vermute, Sie gehen davon aus, dass ein Photon ein Teilchen wie eine winzige Billardkugel ist, und wenn Sie nur eine halbe Welle übertragen, wie kann Ihnen dann ein halbes Photon übertragen werden? Das Wichtigste, woran man sich erinnern sollte, ist, dass ein Photon ein Quantenobjekt ist, also delokalisiert ist und keine genau definierte Position hat. Tatsächlich werden die Photonen über die gesamte Länge des von Ihnen gesendeten Wellenstrahls verteilt, und es besteht keine Korrelation zwischen der Position des Photons und der Wellenlänge des Signals. In diesem Fall, in dem Sie eine Reihe von Halbwellen aussenden, bestehen die Photonen effektiv aus einer Summe aller Halbwellen.