Woher bekommt das Photon Energie, um von seiner Bahn abzuweichen?

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Wenn wir machen △ x sehr klein, dann müssen die Photonen, um die Heisenbergsche Unschärferelation nicht zu brechen, den Impuls ändern ( △ p), woher nimmt es also die Energie, um abzuweichen? Ich weiß, dass die Wellenfunktion besagt, dass die Position des Photons probabilistisch ist, aber um abzuweichen, würde es keine Energie benötigen?

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Das Photon, das fast gerade gelaufen wäre, hätte weniger Energie benötigt als ein Photon, das ganz rechts oder links detektiert wurde.

Antworten (3)

Momentum ist ein Vektor. Dieser Vektor wird geändert, nicht seine Größe. Andernfalls würden wir einen Schlitz sehen, der die Wellenlänge der Photonen ändert. Die Änderung bewirkt zwar eine Kraft auf die Barrierenstruktur, aber die Barriere bewegt sich nicht. Bewegt sich die Barriere, findet eine Energieübertragung zwischen Photon und Barriere statt und die Wellenlänge des Photons ändert sich.

Übrigens, ein interessanter Nebeneffekt dieser Tatsache ist, dass die resultierenden Photonen mehr Energie haben würden, wenn sich die Barriere in Richtung der Photonenquelle bewegen würde.

Angenommen, wir befestigen einen Ball an einer Schnur und lassen ihn über unseren Kopf kreisen, dann würden wir nur die Richtung des Geschwindigkeitsvektors ändern und nicht seine Größe, aber auch das erfordert Energie. Selbst wenn die Größe des Impulsvektors nicht geändert wird, würde eine Änderung der Richtung selbst keine Energie erfordern?
Im Idealfall benötigt der herumschwingende Ball keine Energie. Wir fügen aus praktischen Gründen Energie hinzu: Luftwiderstand und die Reibung eines kurzen Teils der Saite gegen die Hand.
@Pranav K Digiproc hat Recht, sowohl in der Antwort auf Ihre Frage als auch in seinem Kommentar. In beiden Fällen ändert sich die Richtung des Geschwindigkeitsvektors, aber nicht die Energie. Im Fall des Balls benötigen Sie zunächst Energie , um ihn zum Schwingen zu bringen, aber wenn er die Endgeschwindigkeit erreicht, wird keine weitere Energie benötigt, außer um die Reibung auszugleichen. Ohne Reibung könnten Sie die Schnur einfach an einem trägen festen Gegenstand befestigen und den Ball darum herum schwingen lassen.
@Alfred was ist mit der Schwerkraft, ohne zusätzliche Energiezufuhr wäre es eine Spirale nach unten.
Ich glaube, das beantwortet die Frage nicht. Ok, das Photon hat keine Energieänderung, aber es braucht immer noch Energie, um die Richtung seines Impulses zu ändern, richtig? In CM müsste man ein Drehmoment aufbringen, das braucht Energie!!!
@thermomagnetisch, es ist wahr, dass eine Änderung des Drehimpulses eine Änderung der Energie erfordert. Der Drehimpuls änderte sich jedoch nicht. Man könnte es sich so vorstellen: Das Photon wurde umgelenkt, aber der Umlenker (die Barriere) bewegte sich nicht. Es ist wie ein geworfener Baseball, der von einem Baseman umgeleitet wird, ohne seine Geschwindigkeit zu ändern.
@annav Meinst du das Photon? Mit der Schwerkraft wird es einer Parabel nach unten folgen, aber es wird tatsächlich seine Energie aus dem Gravitationspotential erhöhen. Wenn Sie den Ball auf einer Saite meinen, wird er nicht "spiralförmig nach unten" gehen. Sobald es anfänglich genug Energie erhalten hat (die es braucht), hält das Gleichgewicht zwischen Schwerkraft und Zentrifugalkraft es auf einer ebenen Flugbahn, etwas unterhalb des Fixpunkts der Saite, sodass die Resultierende aus Schwerkraft und Zentrifugalkraft genau durch diesen Punkt geht . Ohne Reibung dreht es sich dort ohne zusätzliche Energiezufuhr unbegrenzt weiter.
Ein nicht mit einem anderen Artikel wechselwirkendes Photon ändert weder Energie noch Richtung, es bewegt sich innerhalb der Hülle der Heisenbergschen Unschärferelation mit, die nur getestet werden kann, wenn eine Wechselwirkung stattfindet. Bei dieser Antwort geht es um Licht, nicht um Photonen. Barrieren bedeuten Interaktion
@Alfred Sie können kein Photon binden. Der Ball wird aufgrund der Schwerkraft fallen, wobei der Drehimpuls konstant bleibt, deshalb wird es eine Spirale sein
@annav Ich habe Pranavs Antwort und seinen Kommentar kommentiert. Das commnet beschreibt ein ganz anderes Problem. Ich bin mir nicht sicher, worum es in Ihrem Kommentar geht.
@annav Wenn wir uns mit der ursprünglichen Frage und der Antwort von Pranv befassen, hat die Schwerkraft nichts damit zu tun. Fürs Protokoll, das Photon folgt tatsächlich einer Parabel nach unten, aber im Grunde kann man die Schwerkraft ignorieren und sich vorstellen, dass sich das Photon horizontal ausbreitet
@annav Pranav hat versucht, ein anderes Beispiel zu geben, aber ich fürchte, es hat eher zu mehr Verwirrung als zu einem besseren Verständnis geführt. Sein Punkt, dem ich zustimme, ist, dass Sie ohne Reibung keine Energie zu einem Ball hinzufügen müssen, der sich um einen festen Punkt bewegt, der an einer Schnur befestigt ist. Sicher, der von der Kugel beschriebene Kreis wird auf einer Ebene unterhalb des Fixpunkts der Schnur liegen, aber ohne Reibung bleibt er für immer gleich, ohne dass zusätzliche Energie zugeführt werden muss.
@Alfred Wenn Sie nicht genug Energie geben, um dem natürlichen Fall der Kugeln im Gravitationsfeld der Erde entgegenzuwirken, wird das Ganze spiralförmig nach unten gehen.
@annav Nicht, wenn ich auf meinen Füßen auf dem Boden stehe und die Schnur über meinem Kopf halte und ihr eine anfängliche Drehung gegeben habe und es keine Reibung gibt . Dann, nach der anfänglichen Energieinjektion, dreht es sich ohne weitere Eingabe auf einer Ebene etwas unter meiner Hand weiter. Natürlich ist keine Reibung in der Praxis nicht möglich. Ich habe nur der Antwort von Digiproc auf Pranavs Frage zugestimmt (ich war bei einer früheren Antwort an Sie verwirrt; es war Digiproc, die geantwortet hat, nicht Pranav)

Es ist alles Quantenmechanik, dh die Heisnebergsche Unschärferelation (HUP) steht im Rahmen der Quantenmechanik, nicht der klassischen Teilchen, die auf geraden Bahnen entlanglaufen.

Was bedeutet das für ein einzelnes Photon? Es bedeutet, wenn man die misst X koordinieren sehr genau, die P Die Komponentenunsicherheit wird durch das HUP eingeschränkt.

Δ X Δ P > H / 2 π

Das HUP sagt nichts über die Streuung und die sich ändernden Pfade aus, die Sie zeichnen.

Gamma

Im obigen Bild der Blasenkammer sehen wir, wie ein Photon (ein Gamma) auf ein Elektron trifft und mit einer Reihe geladener Spuren herauskommt. In Blasenkammern beträgt die Genauigkeit der Messungen Mikrometer, und das HUP wird automatisch erfüllt, da die Genauigkeit der Impulsmessung in mev/c liegt. Die Ungewissheit des Impulses liegt innerhalb der Messfehler, die den Impuls dieses Gammas angeben.

Wenn ein Photon interagiert, was es tun muss, wenn es gemessen wird, dann kann man das HUP überprüfen.

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Vielleicht sind Sie verwirrt von den virtuellen Schleifen , die innerhalb der HUP-Hülle von Teilchen/Antiteilchen im Vakuum existieren können. Da die Teilchen virtuell sind, befinden sich die Teilchenimpulse nicht auf der Massenhülle, und sie ändern sich kontinuierlich unter dem Integral, das die Schleife darstellt. Damit sich der Impuls ändert, braucht man einen echten Wechselwirkungspunkt, wie die Gammaelektronenstreuung im obigen Bild.

siehe auch meine Antwort hier für Zahlen physical.stackexchange.com/questions/107397/…

Die Rückstoßenergie ist extrem gering, aber Sie haben Recht, im Prinzip ist sie nicht genau Null. Die Energie des Photons (eVs) ist um viele Größenordnungen kleiner als die des Spaltsystems ( 10 26 eV) .

Woher bekommt das Photon Energie, um von seiner Bahn abzuweichen?
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