In einem Atom (oder sogar einem Schwingkreis) Wenn ein Elektron von einem höheren Energieniveau auf ein niedrigeres fällt, gibt es ein Energiephoton ab
. Andererseits kann es als ein beschleunigtes-gebremstes geladenes Teilchen betrachtet werden, das eine elektromagnetische Strahlung erzeugt, die sich senkrecht zum Beschleunigungsweg bewegt. Aber in der ersten Erklärung haben wir ein Photon, das ins Vakuum geht und über die Entfernung keine Energie verliert, aber in der zweiten Erklärung haben wir eine elektromagnetische Welle, die um das Verhältnis von abnimmt
.
Wie interpretieren Sie diese Diskrepanz? Ich bin mir sicher, dass ich irgendwo einen Fehler mache.
Eine klassische elektromagnetische Welle kann man sich als eine sehr große Anzahl von Photonen vorstellen. Die von der Welle getragene Energie ergibt sich dann aus der Anzahl der Photonen multipliziert mit der Energie pro Photon (der Einfachheit halber unter der Annahme einer monochromatischen Quelle). Wenn sich die Photonen fortbewegen, nimmt einfach durch die Geometrie die Anzahl der Photonen pro Flächeneinheit ab , während die Energie pro Photon unverändert bleibt. So nimmt die Energie pro Flächeneinheit in der Welle ab .
Photon ist in dieser Hinsicht nichts Besonderes. Alles, was sich durch den Raum bewegt, verliert keine Energie. Sie werfen einen Stein in den Weltraum, indem Sie ihm eine Geschwindigkeit von V geben. Er kann Millionen oder Milliarden von Kilometern durch den Weltraum reisen und hat immer noch dieselbe kinetische Energie, die ihm am Anfang verliehen wurde. Sich nur durch den Weltraum zu bewegen, ist kein Grund, Energie zu verlieren. Das bedeutet also auch, dass keine Energie verbraucht wird, um etwas von Punkt A nach Punkt B im Raum zu bewegen. Die Energie, die Sie übertragen, um es in Bewegung zu setzen, kann am Zielort vollständig zurückgewonnen werden, vorausgesetzt, Sie haben einen Mechanismus dafür. Nur die Intensität nimmt mit der Entfernung ab, weil die Photonen in größerer Entfernung von der Quelle dünner gestreut werden.