¿Cómo se encuentra la energía de un fotón?

Question

Es la energía de un fotón jamás medido? ¿Cómo se hace?

He leído que un fotón es generalmente identificado por la difracción, lo que significa que la longitud de onda se mide, ¿es eso cierto? De esta manera podemos determinar que una luz roja de fotones realiza una oscilación completa en aproximadamente el $700 nm$a Continuación, por razones teóricas, podemos deducir que su energía es acerca de $400 THz$. Me pregunto si, cuando esta relación se establece, ther era un instrumento capaz de, precisamente, el recuento $4*10^{14}$ oscilaciones en un segundo exacto.

Lo que estoy tratando de entender es qué es exactamente es un fotón, cuando podemos hablar de la existencia de un fotón. Voy a intentar explicar cuál es mi problema:

por lo general, reciben la luz (ondas de radio) a partir de una continua fuente: el Sol, una llama, una bombilla, etc..., a la derecha? ¿cómo y cuando podemos aislar un único fotón? Es un fotón todo el conjunto de las oscilaciones durante el lapso de un segundo? podemos considerar que un fotón de luz roja de una sola oscilación de los campos EM sólo dura $\frac{1}{4*10^{14}}$ en segundo lugar, incluso si no hay un instrumento sería capaz de detectar? Sin embargo, que la foto iba a propagar la misma en $c$ en el vacío durante un segundo o más o para siempre, pero, a pesar de su longitud de onda aún es $700 nm$, su energía probablemente no sería en la región de THz más, ¿o él? Para enmarcar de manera diferente, ¿ cambio de energía, si la unidad de tiempo se reduce a la mitad o doblado?

Espero que usted pueda entender mis preguntas, a pesar de que mi exposición es confuso.

Editar

La energía de la nada es en definitiva un problema, es el resultado de un meaurement, y no depende de consideraciones teóricas, QM, clásica o de otros modelos, o en el hecho de si es una ola o no.

Voy a tratar de aclarar mi principal preocupación con un ejemplo concreto: considerar algo que usted puede controlar y manipular. Puede producir baja frecuencia de EMR (corto radio de onda de unos 10 metros de longitud de onda) la fabricación de un cargo oscilar arriba y abajo de 30 millones de veces por segundo, a la derecha?

Ahora, supongamos que hacen que la carga de la oscilar sólo para 1/1000 de segundo. todos la misma Que la onda se propaga en C y puede oscilar de 3*10^7 veces por segundo y se difracta revelando una longitud de onda de 10m, es que la derecha o va a oscilar sólo 30 000 veces por segundo?

Además, whenit pega algo o determinar su frecuencia, se sigue la misma energía de una onda que se ha producido hacer una carga de oscilar durante un segundo o por diez segundos?

Answer 1

La forma más sencilla de medir la energía de un fotón, es hacer una reacción mediante el efecto fotoeléctrico. El fotón golpea de una superficie, se extrae un electrón, el electrón puede ser impedido de llevar a cargo de distancia de la superficie por poner una pequeña atracción de voltaje en la superficie (esto se llama la 'deteniendo a los potenciales").
Es un experimento que se lleva a cabo normalmente con un vacío fotografía, y un MONTÓN de fotones, todos de la misma energía (color). Usted puede ajustar el potencial de frenado hasta que la fotografía no generar corriente cuando está iluminado. El potencial de frenado (voltaje) multiplicado por la carga de un electrón es la estimación de la energía de los fotones (hay algunas correcciones para el material de la fotografía, y no funciona bien en la baja energía de los fotones).

Answer 2

La clásica haz de luz, una onda electromagnética, emerge de millones y millones de fotones que viajan con la velocidad c y construirlo.

La energía de un fotón es E=h*nu, donde h la constante de Planck, y nu es la frecuencia con la que aparecen en un clásico de la onda construido por esta energía de los fotones. La forma en que esto sucede se explica matemáticamente aquí, pero no es sencillo de entender sin la mecánica cuántica y la teoría de campo. El fotón en sí no es oscilante en (x,y,z,t). Sólo viajan con la velocidad c.

La energía de los clásicos de la onda está dada por el promedio de la intensidad de, por ejemplo , para una onda plana que puede ser escrito

donde E es el campo eléctrico de la clásica de la onda de luz.

La energía individual de h*nu de los fotones se suman a la energía transferida por el colectivo de la onda electromagnética.

La velocidad de los fotones es fijo y no cambia a menos que exista una interacción, como en la dispersión de Compton,. Es una partícula elemental del modelo estándar .

El modelo teórico, llamado la electrodinámica cuántica, está tan bien validado con datos experimentales que se puede determinar la energía de los fotones con la frecuencia de los clásicos del haz de luz, y el uso clásico de la interferencia de los montajes. Individuales de los fotones de frecuencia conocida de haces de luz que se han observado a través del experimento de doble rendija, como puntos en una pantalla. La existencia de los fotones y su frecuencia con la asociación de la energía es validado.

Cuando las energías se convierten grandes , como los rayos X y los rayos gamma, las diferentes técnicas de laboratorio pueden identificar la energía de un solo fotón, como con el efecto fotoeléctrico, y con los calorímetros electromagnéticos en los experimentos de partículas de identificación único de rayos gamma de gran energía.

Por ejemplo este de Higgs gamma gamma evento:

Las líneas verdes de visualización de la energía depositada en los calorímetros por cada gamma. Es conocido como un fotón porque no interactúan en el seguimiento de las cámaras y depósitos de la energía en los electromagnéticos.

así que a tu pregunta

podemos aislar un único fotón?

Sí, como hemos visto anteriormente.

Es un fotón todo el conjunto de las oscilaciones durante el lapso de un segundo? podemos considerar que un fotón de luz roja de una sola oscilación de los campos EM dura sólo 1 segundo/ 4*10^14 segundo

No. como dijo el fotón es una partícula elemental, y la clásica haz de luz viaja en millones y millones de fotones , cada uno contribuye en la sinergia de una pequeña parte de los campos eléctrico y magnético del campo electromagnético.

Para enmarcar de manera diferente, ¿ cambio de energía, si la unidad de tiempo se reduce a la mitad o doblado?

Sin la energía del fotón es siempre h*nu, para todo el espectro.

Usted pregunta en un comentario:

si usted oscilar una carga de 3000 veces en 1/10000 de segundo se obtiene un fotón que los vertidos de 3*10^7 h de energía cuando se golpea con algo

Las unidades no son comprensibles, pero no, un resonador de carga no dará un fotón, que dependerá de los valores límite y le dará un espectro de clásicos de frecuencias que será compuesta de innumerables fotones.

Answer 3

Es conveniente utilizar la longitud de onda como una unidad de medida cuando se trata de los fotones, pero realmente se inicia con la frecuencia que el fotón es oscilante. Sabemos que la velocidad de la luz y si se difractan de una superficie a otra podemos medir las distancias uso del Teorema de Pitágoras para determinar la frecuencia o longitud de onda. Un fotón oscilante en 400THZ y viajando a la velocidad de la luz se completa una oscilaciones de cada 700 nm. La energía (frecuencia) de un fotón no cambia si la unidad de tiempo se reduce a la mitad o doblado? La longitud de onda no es una onda, solo la distancia de un fotón viaja en una oscilación. La velocidad sigue siendo el mismo y si el fotón tiene menos energía (frecuencia más baja), a continuación, la llamada longitud de onda será más largo.

Answer 4

Creo que te confundes porque intenta imagen de un fotón en un marco clásico. Hay (por desgracia) que no precisa manera de explicar lo que un fotón es sin el uso de la mecánica cuántica. Un fotón es mucho más complicada que la de "un conjunto de oscilaciones durante el lapso de un segundo" : es, en esencia, un quantum de la excitación del campo electromagnético en el vacío. Sé que puede sonar un poco técnico, pero necesitamos el marco de la teoría cuántica de campos (más precisamente, la electrodinámica cuántica) para comprender plenamente la naturaleza de los fotones.

Hay una serie de clásicos de los experimentos que se han reconducted en un "quantum" de manera que pudiera dar una awnser a algunos de sus (muy legítimo) dudas sobre el tema. Por ejemplo, muchas versiones de la famosa de Young de la doble rendija experimento han sido estudiados con fotones individuales, o en otras situaciones complicadas que revelan la naturaleza cuántica de la luz.