Was passiert mit einem Photon, das geschnitten wird?

Question

Hierbei handelt es sich um Photonen mit sehr großer Wellenlänge, beispielsweise Radiofrequenzen am unteren Ende des elektromagnetischen Spektrums.

Bei einer Wellenlänge von mehreren hundert Metern scheint mir das tragende Photon leicht auf ein sich bewegendes Hindernis in der Mitte zu stoßen.

In meinem Bild gehe ich davon aus, dass das Photon eine Größe hat, die in erster Linie falsch sein kann, wenn es sich tatsächlich um einen Punkt ohne Größe handelt, wodurch das Problem verschwindet.

Aber wenn es eine Größe hat, kann es in zwei Teile zerbrochen werden, von denen einer auf seiner Route bleibt und der andere reflektiert oder absorbiert wird?

Wenn andererseits ein Photon ein unteilbares Objekt ist, ist das Problem dann nur eine Frage der Wahrscheinlichkeit, ob das Photon passiert oder nicht?

Ich könnte bestimmen, was mit Wellen passiert, z. B. Schalldruckwellen in Wasser oder Luft, aber Photonen sind unterschiedlich.

Answer 1

Das Wort Photon wird von Physikern unter verschiedenen Kontexten verwendet. Und das führt zu großer Verwirrung, wenn man es in diesen Zusammenhängen ernst nimmt. Hier ist Lambs berühmtes Geschwätz, Anti-Photon .

Es gibt jedoch eine tatsächlich eindeutige und konsistent beschriebene Einheit, die als Photon bezeichnet wird, die elementare Anregung des elektromagnetischen Feldes. Zum besseren Verständnis ist dies ein ausgezeichneter Ausgangspunkt.

Sie stoßen auf das Schlüsselgeheimnis, wenn Sie sagen

In meinem Bild gehe ich davon aus, dass das Photon eine Größe hat, die in erster Linie falsch sein kann, wenn es sich tatsächlich um einen Punkt ohne Größe handelt, wodurch das Problem verschwindet.

Das ist im Wesentlichen die sogenannte Welle-Teilchen-Dualität. Weil die delokalisierte Entität, die Photon genannt wird, mehr oder weniger als lokalisierte Entität erkannt wird, die immer feste Energie hat!

Was ist die richtige Interpretation? Wie du vermutet hast,

Wenn andererseits ein Photon ein unteilbares Objekt ist, ist das Problem dann nur eine Frage der Wahrscheinlichkeit, ob das Photon passiert oder nicht?

Es ist eine Frage der Wahrscheinlichkeit. Genauer gesagt die Wahrscheinlichkeitsamplitude. Nach jedem Hindernis gibt es eine zugehörige Amplitude, die reflektiert, übertragen oder absorbiert werden muss.

Betrachten Sie als konkretes Beispiel ein Photon, das auf einen perfekten Strahlteiler auftrifft. Nach dem Durchgang befindet sich das Photon in der gleichen Überlagerung, reflektiert und übertragen worden zu sein.

Wenn wir jedoch in jedem der ausgehenden Zweige einen Detektor platzieren, erkennen wir ihn immer in einem der Detektoren. Niemals gleichzeitig in beiden. Wenn Sie die beiden ausgehenden Zweige rekombinieren und den Detektor an der Stelle der Rekombination platzieren, erkennen Sie ihn weiterhin an einer Stelle. Wenn Sie das Experiment jedoch mehrmals wiederholen, entsteht bei der (integrierten) Erkennung ein Streifenmuster! Dies bedeutet, dass wir uns nicht vorstellen können, dass das Photon einen der Wege über den anderen gegangen ist!

Ich könnte bestimmen, was mit Wellen passiert, z. B. Schalldruckwellen in Wasser oder Luft, aber Photonen sind unterschiedlich.

Wenn Licht mit üblicher Intensität verwendet wird, kann die Beschreibung als elektromagnetische Welle angewendet werden. Wir können das System jedoch immer so vorbereiten, dass es nur sehr wenige Photonen enthält, und dies ist einer der Hauptunterschiede zwischen den von Ihnen erwähnten Wellen und dem Licht. Es gibt auch ein anderes großes Geheimnis, das Verstrickung ist, aber das ist eine Geschichte für einen anderen Tag.