Wszechobecny ruch, predkosc

Behlur_Olderys · 2 Lipca 2018

2 minuty temu, JSC napisał:

To wiele wyjasnia, niemniej jednak one poruszaja sie po liniach prostych. Jesli przeprowadzimy prostą od punktu do punktu, to po tej prostej powinno przelatywać w jednostce czasu statystycznie tyle samo fotonów z daleka jak i z bliska nie ma innej mozliwości.

Z tym, ze rozwazamy tu hipotetyczne "bardz" punktowe źródło, którym gwiazda w porównaniu do fotona pewnie niejs, chociażby oglądana z odległości milionów lat świetlnych.

Statystycznie rzecz biorąc po tej prostej nigdy nie przeleci więcej, niż jeden foton

JSC · 2 Lipca 2018

^^W jednostce czasu...

Behlur_Olderys · 2 Lipca 2018

7 minut temu, JSC napisał:

^^W jednostce czasu...

Chodzi mi o to, że kierunek emisji każdego pojedynczego fotonu jest losowy, więc unikalny. Jeśli losujesz liczby z ciągłego przedziału, to szansa na trafienie tej samej liczby dwa razy równa jest zero.

Sebo_b · 2 Lipca 2018

Ja to na chłopski rozum (fizyka na studiach była ponad 10 lat temu) rozumiem tak:

Gdyby z punku A do obserwatora B był wysyłany jeden foton (w jednostce czasu, zakładając brak zakłóceń po drodze) - to obserwator B widziałby tak samo "jasne" źródło światła niezależnie od odległości. Bardziej ogólnie gdyby gwiazda wysyłała w 100% zbieżny strumień do obserwatora, to jasność (moc) tego strumienia nie malałaby z odległością (pomijając zakłócenia).

Gwiazdy wysyłają w pełni rozbieżny strumień (statystycznie), można to sobie wyobrazić jak rozszerzającą się sferę świetlną (jak fale na wodzie tylko w 3d). Energia przypadająca na całą sferę jest stała, ponieważ powierzchnia sfery się zwiększa, energia przypadająca na stały wycinek tej powierzchni (np na siatkówka oka) zmniejsza się wraz z powiększaniem sfery, czyli odległością.

JSC · 2 Lipca 2018

5 godzin temu, Adam_Jesion napisał:

Mam wrażenie, że problem pojęciowy wynika z intuicyjnej analogii do piksela. Foton to nie piksel. Jasność rejestrowanego "obrazu" (czy to w oku, czy w kamerze) wynika z ilości fotonów padających na daną powierzchnię w funkcji czasu. Jeżeli będzie ich za mało, to w ogóle nic się nie zarejestruje.

Jesion to ma jednak przenikliwa duszę... :sunsmiley: W dziesiątkę!

Faktycznie rano mnie zaćmiło i problem analizowałem tylko z jednego końca, myśląc, ze skoro kąt wiązki zmierza do zera (w kierunku detektora), to detektor tez zmierza do zera :facepalm: :szczerbaty: A przecież detektor zawsze jest większy od fotonu (i o stałej wielkości), bo po cóż miałby być mniejszy (nawet gdyby przyjąć, ze foton posiada jakąś tam wielkość i kształt)?

Gdybysmy jednak przyjęli detektor wielkości fotonu (tylko po co :uhm: i czy w ogóle jest to mozliwe), to mogłoby być źródło o stałej jasności,... no byc może migającej

Tak wiec sorki za zamieszanie, aczkolwiek z głupich pytań czasem coś dobrego wyjdzie - poczytałem sobie o fotonach

Edytowane 2 Lipca 2018 przez JSC

Sebo_b · 2 Lipca 2018

1 hour ago, JSC said:

Gdybysmy jednak przyjęli detektor wielkości fotonu

Wielkość źródła nie ma znaczenia - znaczenie ma zbieżność strumienia.

Wielkość detektora też nie ma znaczenia, gdyby był wielkości fotonu to i tak prawdopodobieństwo zebrania fotonu będzie spadać wraz z odległością od źródła (niezbieżnego strumienia).

JSC · 3 Lipca 2018

13 godzin temu, Sebo_b napisał:

Wielkość źródła nie ma znaczenia - znaczenie ma zbieżność strumienia.

Wielkość detektora też nie ma znaczenia, gdyby był wielkości fotonu to i tak prawdopodobieństwo zebrania fotonu będzie spadać wraz z odległością od źródła (niezbieżnego strumienia).

Zależy od detektora. Jeśli "zbierasz" fotony to moze tak*, ale jesli rozbyłyski obserwujesz na żywo to zachodzi pytanie, czy mozliwe jest, aby o jednym czasie dotarł wiecej niz jeden foton na tym samym promieniu, zakładając wielkość odbiornika i fotonu na tym samym poziomie.

*Jednak nie sądzę, aby prawdopodobieństwo wysyłania fotonów po tym samym promieniu było inne dla obiektu dalekiego i bliskiego - jak by mogła być przyczyna?

Edytowane 3 Lipca 2018 przez JSC

Piotrek Guzik · 3 Lipca 2018

40 minut temu, JSC napisał:

*Jednak nie sądzę, aby prawdopodobieństwo wysyłania fotonów po tym samym promieniu było inne dla obiektu dalekiego i bliskiego - jak by mogła być przyczyna?

Co to znaczy "po tym samym promieniu"? Idealnie w tym samym kierunku? Jeśli tak, to tak jak już pisał Ci wcześniej Behlur_Olderys prawdopodobieństwo takie wynosi 0. Kierunek ruchu każdych dwóch fotonów będzie się nieznacznie różnił.

JSC · 3 Lipca 2018

22 minuty temu, Piotrek Guzik napisał:

Co to znaczy "po tym samym promieniu"? Idealnie w tym samym kierunku? Jeśli tak, to tak jak już pisał Ci wcześniej Behlur_Olderys prawdopodobieństwo takie wynosi 0. Kierunek ruchu każdych dwóch fotonów będzie się nieznacznie różnił.

No a jak chcesz w ogóle wyłapać foton zakładając że emitor i odbiornik maja wielkośc fotonu? Fotony muszą w takim wypadku lecieć konkretnie po jednej prostej. Jeśli założomy, ze nigdy nastepny foton nie leci po tej samej prostej to wtedy rzeczywiście nigdy go nie wyłapiesz. Ale takie załozenie jest chyba błędne, ze nigdy nie wybierze tego samego toru w jakimś odcinku czasu. Zreszta wszystko zleeży od tego jaką foton ma wielkość - jesli ma wielkość "0" to rzeczywiście ma nieskończenie wiele wyborów promienia. Ale jesli nie ma wielkosci "0"...

Jeszcze raz dam linka, który chyba warto przeczytać: https://www.salon24.pl/u/autodafe/65187,jak-wielki-jest-foton

Edytowane 3 Lipca 2018 przez JSC

Piotrek Guzik · 3 Lipca 2018

24 minuty temu, JSC napisał:

No a jak chcesz w ogóle wyłapać foton zakładając że emitor i odbiornik maja wielkośc fotonu? Fotony muszą w takim wypadku lecieć konkretnie po jednej prostej. Jeśli założomy, ze nigdy nastepny foton nie leci po tej samej prostej to wtedy rzeczywiście nigdy go nie wyłapiesz. Ale takie załozenie jest chyba błędne, ze nigdy nie wybierze tego samego toru w jakimś odcinku czasu. Zreszta wszystko zleeży od tego jaką foton ma wielkość - jesli ma wielkość "0" to rzeczywiście ma nieskończenie wiele wyborów promienia. Ale jesli nie ma wielkosci "0"...

Ale rozmiar fotonu nie ma znaczenia jeśli chodzi o kierunek, w którym się porusza... Jeśli rozważysz np. dwie piłki o średnicy 30 cm, to jeśli raz rzucisz jedną, a później drugą, to mogę one spaść w miejscach odległych od siebie nawet o milimetr lub mniej. Tak samo jest z fotonami. Jeśli nawet założysz, że foton ma jakiś rozmiar i że zbudujesz detektor o rozmiarze fotonu, to im dalej będziesz od źródła, tym rzadziej fotony będą trafiać w detektor.

Behlur_Olderys · 3 Lipca 2018

2 godziny temu, JSC napisał:

No a jak chcesz w ogóle wyłapać foton zakładając że emitor i odbiornik maja wielkośc fotonu? Fotony muszą w takim wypadku lecieć konkretnie po jednej prostej. Jeśli założomy, ze nigdy nastepny foton nie leci po tej samej prostej to wtedy rzeczywiście nigdy go nie wyłapiesz. Ale takie załozenie jest chyba błędne, ze nigdy nie wybierze tego samego toru w jakimś odcinku czasu. Zreszta wszystko zleeży od tego jaką foton ma wielkość - jesli ma wielkość "0" to rzeczywiście ma nieskończenie wiele wyborów promienia. Ale jesli nie ma wielkosci "0"...

Jeszcze raz dam linka, który chyba warto przeczytać: https://www.salon24.pl/u/autodafe/65187,jak-wielki-jest-foton

Dla uściślenia:

Przez wielkość mamy oczywiście na myśli powierzchnię przekroju.

A zatem załóżmy, że foton ma powierzchnię przekroju prostopadłą do kierunku ruchu równą d [m^2] (być może ta powierzchnia jest bardzo mała, np. 10^-30m^2).

Gwiazda emituje N fotonów na sekundę w losowych kierunkach.

To znaczy, że gdyby otoczyć całą gwiazdę detektorem sferycznym, to taki detektor zliczałby N fotonów na sekundę.

Warto zauważyć, że skoro otaczałby całą gwiazdę, to łapałby wszystkie N fotonów na sekundę nawet, gdyby miał bardzo duży promień, np. równy odległości gwiazdy do Ziemi.

Jeśli detektor otaczający gwiazdę miałby promień równy odległości R gwiazda - Ziemia, to miałby powierzchnię czynną A = 4*pi*R^2[m^2].

Skoro detektor o powierzchni czynnej A metrów kwadratowych łapie N fotonów na sekundę, to wycinek tego detektora o powierzchni czynnej p złapie N*p/A fotonów na sekundę (z proporcji)

Jak widać, ilość fotonów na sekundę łapana przez taki detektor maleje wraz z kwadratem odległości od źródła.

Dlatego przy stałej wartości p równej np. powierzchni siatkówki naszego oka, albo zwierciadła teleskopu, im dalej do gwiazdy tym mniej fotonów łapiemy i tym ciemniejsza się wydaje.

Wracając do pytania: teoretycznie, można ustalić p = d i mamy wtedy detektor o powierzchni czynnej równej powierzchni fotonu (o ile taka istnieje oczywiście). Taki detektor będzie łapał N*d/A fotonów na sekundę.

Biorąc pod uwagę, że zakładamy foton o niezerowej powierzchni d to nawet detektor o geometrycznej powierzchni równej zero (punkt) będzie miał powierzchnię czynną równą d, bo taką powierzchnię ma zbiór punktowych detektorów które wyłapią ten sam foton. Zatem detektor o zerowej powierzchni będzie łapał N*d/A fotonów na sekundę (zakładając, że fotony mają powierzchnię d)

Podobnie w drugą stronę: jeśli foton miałby zerową powierzchnię, ale detektor miał niezerową powierzchnię d, to taki detektor będzie też miał czynną powierzchnię d i wyłapie N*d/A fotonów na sekundę.

Jeśli i foton, i detektor są punktami, to taki detektor nigdy nie złapie żadnego fotonu, bo powierzchnia czynna detektora będzie równa 0.

Ostatnia najbardziej skomplikowana możliwość:

Jeżeli detektor ma geometryczną powierzchnię d, i taką samą powierzchnię będzie miał przekrój fotonu, to wtedy powierzchnia czynna będzie równa 4*d, o ile zakładamy że i foton, i detektor mają przekrój kolisty

Edytowane 3 Lipca 2018 przez Behlur_Olderys

JSC · 3 Lipca 2018

Jeszcze jest mozliwość, że foton (majacy jakąs tam wilekość) trafiając na brzeg otworu - powiedzy w połowie swojej srednicy - przeslizgnie się jak krpola wody, bo skoro jest niepodzielny to chyba musiałby w takim układzie sie prześlizgnąc w całosci :uhm: A moze on rzeczywiście nie ma wielkości w sensie objętosci. W szkole pamietem,że mi cos tam wciskali o dualiźmie korpuskularno-falowym.

PS

Ktos pamieta moze doswiadczenie przepuszczania jednego fotonu przez dwa otwory? http://swietlistyposlaniec.blox.pl/2016/02/Foton-interferuje-sam-z-soba.html

Edytowane 3 Lipca 2018 przez JSC

WielkiAtraktor · 3 Lipca 2018

27 minut temu, JSC napisał:

Ktos pamieta moze doswiadczenie przepuszczania jednego fotonu przez dwa otwory?

Pewnie, w końcu to podstawa mechaniki kwantowej.

Rekord wielkości to chyba interferujące same ze sobą cząsteczki fullerenu C60: link

Cytat

...an interference pattern is formed even if there is only one particle in the experimental set-up at any given time. The Vienna team write that “all these observations support the view that each carbon-60 molecule interferes with itself only.”

Behlur_Olderys · 3 Lipca 2018

43 minuty temu, JSC napisał:

Jeszcze jest mozliwość, że foton (majacy jakąs tam wilekość) trafiając na brzeg otworu - powiedzy w połowie swojej srednicy - przeslizgnie się jak krpola wody

Nie rozumiem, o jakim otworze mówisz?

JSC · 3 Lipca 2018

Cały czas o otworze hipotetycznej wielkości fotonu. Chociaż, to chyba nie ma sensu, bo on po drodze jest falą i zmienia się w foton dopiero w detektorze.

PS

Tak "se" teraz myśle, że to zjawisko może być podstawą zrozumienia Wielkiego Wybuchu - powstania wszechświata - teorii opartej o powstaniu materii z inetrferujących fal.

EDIT

Juz ktos mnie ubiegł w przemysleniach - Nobla chyba nie zdobędę http://wyborcza.pl/1,75400,16039196,Fizycy_stworza_materie_ze____swiatla.html

Edytowane 3 Lipca 2018 przez JSC

JSC · 5 Lipca 2018

W dniu 4.07.2018 o 00:04, trouvere napisał:

Czy można prosić o wyjaśnienie w jaki sposób przebiega ta zmiana ?

Oj to nie do mnie to pytanie...

Pewnie lepiej na nie odpowiedzą inni forumowicze biorący udział w tej dyskusji.

Behlur_Olderys · 5 Lipca 2018

26 minut temu, JSC napisał:

Oj to nie do mnie to pytanie...

Pewnie lepiej na nie odpowiedzą inni forumowicze biorący udział w tej dyskusji.

Ogólnie foton zawsze jest trochę cząstką trochę falą Nie ma nigdy tak, że nagle zmienia naturę z takiej w inną.

Detekcja fotonu w matrycy światłoczułej to najczęściej efekt fotoelektryczny, czyli wybijanie elektronów z atomów przez fotony. Nie ma tu żadnej magicznej zamiany fali w cząstkę.

Eksperyment w zalinkowanym artykule to dyskusja o anihilacji / kreacji par, mechanizmach bardziej związanych ze wzorem E=mc^2, dokonującymi się przy dużych energiach. Natomiast energia fotonów dolatujących od gwiazd jest najczęściej wiele rzędów wielkości mniejsza.

Wydaje mi się, że na potrzeby tej konkretnej dyskusji w sprawie "dlaczego gwiazdy ciemnieją wraz z odległością" można przyjąć że foton jest w 100% cząstką bez wnikania w szczegóły.

Oczywiście, gwiazdy ciemniałyby wraz z odległością nawet gdyby foton traktować całkowicie falowo. Bo przecież dźwięk z głośnika też jest coraz cichszy wraz z odległością, prawda? Ale na cząstkach ("piłeczkach" ) łatwiej mi się wyjaśnia się aspekty geometryczne.