Отдельный фотон
Cтраница 3
Свет распространяется по волновым законам, но излучается и поглощается в виде отдельных фотонов. Электрон металла может выйти наружу, только поглотив фотом с энергией большей, чем работа выхода. [31]
 |
Схема опытов Комптона. [32] |
При достаточно слабом световом пучке должны наблюдаться толчки, возникающие при попадании отдельных фотонов на поверхность освещаемого тела. Но для обычных макроскопических тел ( крылышко радиометра) и для фотонов видимого света, обладающих малой энергией, толчки от отдельных фотонов обнаружить практически невозможно, так как сталкивающиеся массы различаются в 1030 - 1035 раз. Положение становится существенно иным, если в качестве облучаемого тела фигурируют отдельные электроны, а свет состоит из фотонов жестких рентгеновых лучей или гамма-лучей. [33]
Счетчики излучений обладают очень высокой чувствительностью, так как в принципе позволяют регистрировать отдельные фотоны или частицы. [34]
При оценке предельных характеристик системы будем полагать, что фоточувствительный элемент реагирует на отдельные фотоны с квантовой эффективностью г 1 и что на выходе фоточувствительных элементов установлены счетчики фотоэлектронов. [35]
Выход из создавшегося положения может быть только один - перенести понятие состояния поляризации на отдельный фотон, но при этом придать этому состоянию качественно новый, вероятностный смысл, отличный от того, какой принят для него в волновой теории света. Иными словами, следует предположить, что каждый фотон между призмами Николя находится частично ( с вероятностью 1 / 2) в состоянии линейной поляризации по оси Y, а частично ( с той же вероятностью) в состоянии линейной поляризации по оси Z. При этом в целом он находится в едином состоянии поляризации, являющемся суперпозицией двух взаимоисключающих состояний линейной поляризации по осям Y и Z. Можно сказать, что между призмами Николя сразу по двум путям распространяется не фотон как частица с присущими ему корпускулярными характеристиками, а суперпозиционное состояние поляризации фотона как его специфическая волновая характеристика. На вопрос, где же распространяется фотон как частица, природа не дает однозначного ответа: с определенной вероятностью он может быть обнаружен на любом из двух взаимоисключающих путей. [36]
В результате мы опять стоим перед следующим вопросом: когда срабатывает фотоэлемент, регистрирующий отдельный фотон, можно ли сказать, через какую щель он прошел. Ответ оказывается однозначным - значит он прошел через обе щели раз мы наблюдаем результат интерференции. Таким образом, вопрос о том, где прошел фотон, попав на систему из двух щелей, просто бесмысслен. Но тогда возникает парадокс: есть фотон - частица, но в то же время - волна, у него есть импульс, но нет траектории. [37]
Если считать, что рентгеновское излучение распространяется в виде сферических волн, а не отдельных фотонов, то каждый рентгеновский импульс передавал бы пылинке очень малую энергию. Эта энергия, кроме того, должна была бы распределяться между огромным числом электронов, содержащихся в пылинке. Поэтому практически невероятно, чтобы один из электронов мог накопить энергию, достаточную для совершения работы выхода из пылинки, не только за 30 мин, но и за существенно больший срок облучения. [38]
Если считать, что рентгеновское излучение распространяется в виде сферических волн, а не отдельных фотонов, то каждый рентгеновский импульс передавал бы пылинке очень малую энергию. Эта энергия, кроме того, должна была бы распределяться между огромным количеством электронов, содержащихся в рылинке. Поэтому практически невероятно, чтобы один из электронов мог накопить энергию, достаточную для совершения работы выхода из пылинки, не только за 30 мин, но и за существенно больший срок облучения. [39]
Опыт должен был решить, что излучается антикатодом - непрерывные электромагнитные волны или 1000 отдельных фотонов в секунду. В течение этих 30 мин антикатод излучал около 1 8 - 10е рентгеновских импульсов. [40]
Весьма существенной и специфической особенностью оптических детекторов является возможность и целесообразность реализации режима приема отдельных фотонов, который не имеет аналога в радиодиапазоне. В оптическом диапазоне тепловое излучение при нормальных температурах ничтожно мало и приемник, воспринимающий отдельные кванты, становится целесообразным. [41]
Если считать, что рентгеновское излучение распространяется в виде сферических волн, а не отдельных фотонов, то каждый рентгеновский импульс передавал бы пылинке очень малую энергию. Эта энергия, кроме того, должна была бы распределяться между огромным числом электронов, содержащихся в пылинке. Поэтому практически невероятно, чтобы один из электронов мог накопить энергию, достаточную для совершения работы выхода из пылинки, не только за 30 мин, но и за существенно больший срок облучения. [42]
 |
Рентгеновский анализатор с энергетической дисперсией и радиоактивным источником. [43] |
Энергетическая дисперсия зависит от наличия детектора с линейным откликом на энергию падающих на него отдельных фотонов. Отклик от отдельного фотона нужно строго отличать от отклика на полную среднюю энергию, или мощность, которая зависит как от энергии фотона, так и от числа фотонов, поглощаемых в единицу времени. Детекторы, которые мы назвали пропорциональными, а именно сцинтилляционные счетчики, газовые счетчики, работающие в промежуточном диапазоне напряжений, и кремниевые или германиевые детекторы, в которые продиффундировал литий, способны измерять энергии фотонов. [44]
Если излучение некогерентно, то результат взаимодействия с ансамблем представляет собой простую сумму взаимодействий отдельных фотонов о отдельными атомами; возбужденные атомы описываются волновыми функциями, имеющими различные фазы. Такой ансамбль называется некогерентным ансамблем. Если излучение когерентно, то фазы волновых функций всех возбужденных атомов будут одинаковы. Такой ансамбль называется когерентным ансамблем. [45]
Страницы: 1 2 3 4