Warum deponieren Photonen ihre gesamte Energie an einem einzigen Punkt?

Eine Version des Doppelspaltexperiments wird durch das Abfeuern einzelner Photonen durchgeführt. Es ist möglich, dass das abgefeuerte Photon aufgrund seiner geringen Größe durch beide Schlitze hindurchtreten könnte. Es ist auch möglich, dass das Photon wegen seiner wellenartigen Natur beide Schlitze passieren könnte. Wenn das Photon durch beide Schlitze geht, wird seine Energie über die Welle verteilt, und dies würde bis zum Erreichen des Schirms gelten, an dem die gesamte Energie wieder auf einen einzigen Punkt fokussiert wird. Ich verstehe, dass der Bildschirm ein makroskopisches Objekt ist, das das Photon stören würde. Ich finde es einfach unglaublich, dass das Photon nicht als Energie-Smattering auftaucht. Offensichtlich bewegen sich Photonen mit ihrer konstanten Geschwindigkeit, also schätze ich, dass der Wellenkollaps auch mit dieser Geschwindigkeit auftreten würde. Ich verstehe nur nicht, warum nicht ein Teil der Energie in der Interaktion verloren geht.

Antworten (1)

Es stimmt nicht, dass Photonen ihre gesamte Energie an einem einzigen Punkt deponieren müssen. Photonen können wie bei der Compton-Streuung inelastisch gestreut werden. Die Tatsache, dass ein bestimmter Detektortyp, der mit Photonen einer bestimmten Energie verwendet wird, überwiegend Vollenergieereignisse erhalten kann, ist nicht grundlegend, es ist nur eine Eigenschaft dieses Detektors und der Art und Weise, wie Photonen dieser Energie mit Materie interagieren.

Offensichtlich bewegen sich Photonen mit ihrer konstanten Geschwindigkeit, also schätze ich, dass der Wellenkollaps auch mit dieser Geschwindigkeit auftreten würde.

Nein, der Zusammenbruch der Wellenfunktion ist kein physikalischer Vorgang und existiert in den meisten Interpretationen nicht einmal. Es ist ein Merkmal der Kopenhagener Interpretation (CI). Im CI erfolgt der Zusammenbruch augenblicklich.

Es lässt mich denken, dass ein Photon, obwohl es in Wellenform vorliegt und sich ausbreitet, unteilbar sein muss (zumindest unter diesen Bedingungen) ...

Es ist nicht unteilbar in dem Sinne, dass es seine Energie nicht aufteilen kann. Das können Sie sicherlich, wie bei der Compton-Streuung.

Es ist unteilbar in dem Sinne, dass Sie für eine feste Frequenz ein Energiequantum haben, das heißt H v -- während klassischerweise ein Wellenpaket mit Frequenz existieren kann v und jede Energie, die Sie mögen.

Richtig, also das „h“ ist konstant und das „v“ alternierend. Dadurch wurde mir klar, dass Photonen sichtbar oder unsichtbar sein können. Das war mir vorher nicht klar!