¿Cuál es el contenido específico de la teoría cuántica de la luz propuesta por Einstein?

Teoría cuántica de luz - concepto El nombre original es cuanto de luz (lightquantum), el cuanto de radiación electromagnética, la partícula normativa que transmite la interacción electromagnética, registrada como γ. Según la teoría cuántica de la luz, su cantidad en reposo es cero y no tiene carga. Su energía es el producto de la constante de Planck y la frecuencia de la radiación electromagnética, ε=hv. Corre a la velocidad de la luz c en el vacío. el giro es 1 y es un bosón. Ya en 1900, M. Planck hizo suposiciones cuánticas al explicar la distribución de energía de la radiación del cuerpo negro. El intercambio de energía entre los osciladores materiales y la radiación es discontinuo, uno por uno, y la energía de cada uno es hv en 1905. A. Einstein propuso además; que las ondas de luz en sí no son continuas sino que tienen propiedades de partículas, que Einstein llamó cuantos de luz en 1923, A.H. Compton utilizó con éxito el concepto de cuantos de luz para explicar el cambio en la longitud de onda de los rayos X cuando son dispersados ​​por la materia; Efecto Dayton, el concepto de cuanto de luz fue ampliamente aceptado y aplicado, y fue nombrado oficialmente fotón en 1926. Después del establecimiento de la electrodinámica cuántica, se confirmó que los fotones son las partículas medias que transmiten interacciones electromagnéticas. Las partículas cargadas interactúan emitiendo o absorbiendo fotones. Los pares de partículas cargadas positivas y negativas pueden aniquilarse y convertirse en fotones. También pueden generarse en campos electromagnéticos.

Teoría Cuántica de la Luz - Principio Los fotones son partículas que transportan energía en la luz. La energía de un fotón está relacionada con la longitud de onda. Cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es la energía. Cuando un fotón es absorbido por una molécula, un electrón gana suficiente energía para saltar de la órbita interior a la órbita exterior, y la molécula con transición electrónica cambia del estado fundamental al estado excitado.

Los fotones tienen energía, momento y masa. Según la ecuación masa-energía, E=MC^2=HV, encuentra M=HV/C^2,

Fotones desde. no puede estar en reposo, no tiene masa en reposo. La masa aquí es la masa relativista del fotón.

El fotón es la partícula básica que transmite la interacción electromagnética y es un bosón de calibre. Los fotones son los portadores de radiación electromagnética y, en la teoría cuántica de campos, se considera que los fotones son los mediadores de las interacciones electromagnéticas. En comparación con la mayoría de las partículas elementales, un fotón tiene masa en reposo cero, lo que significa que viaja a la velocidad de la luz en el vacío. Al igual que otros cuantos, los fotones tienen dualidad onda-partícula: los fotones pueden mostrar la refracción, la interferencia, la difracción y otras propiedades de las ondas clásicas; mientras que la naturaleza partícula de los fotones es que, al interactuar con la materia, no pueden transmitir ninguna información como las partículas clásicas. de energía, los fotones sólo pueden transferir energía cuantificada. Para la luz visible, la energía transportada por un solo fotón es de aproximadamente 4×10-19 julios. Esta cantidad de energía es suficiente para excitar una molécula en la célula fotorreceptora del ojo, provocando así la visión. Además de energía, los fotones tienen impulso y polarización, pero los fotones individuales no tienen impulso ni polarización definidos.

Teoría cuántica de la luz: denominación de la teoría electromagnética clásica

Los fotones fueron originalmente llamados cuantos de luz por Einstein [7]. El nombre inglés moderno para fotón, fotón, se deriva del griego φ?6?6?0?9 (escrito en letras romanas como ph?s), que fue propuesto por el químico físico Gilbert Lewis en una de sus teorías hipotéticas. Creado [11]. En la teoría de Lewis, el fotón se refiere a la unidad más pequeña de energía radiante, que "no se puede crear ni destruir". Aunque esta teoría nunca fue aceptada porque contradecía la mayoría de los resultados experimentales, muchos físicos adoptaron rápidamente el nombre de fotón. Según los registros del escritor de ciencia ficción y divulgación científica Isaac Asimov, Arthur Compton utilizó por primera vez el fotón para referirse al cuanto de luz en 1927[12][13].

En el ámbito de la física, los fotones suelen representarse con la letra griega γ (sonido: Gamma). Este símbolo puede provenir de los rayos gamma descubiertos por el físico francés Paul Ulrich Villard en 1900. [14][ 15], Rutherford y el físico británico Edward Andrade confirmaron en 1914 que los rayos gamma eran una forma de radiación electromagnética[16].

En el campo de la física, los fotones suelen representarse con la letra griega γ (sonido: Gamma). Este símbolo puede provenir de los rayos gamma descubiertos por el físico francés Paul Ulrich Villard en 1900. Los rayos gamma fueron confirmados por. Rutherford y el físico británico Edward Andrade en 1914 como una forma de radiación electromagnética [16]. En los campos de la ingeniería química y óptica, un fotón a menudo se escribe como hν, que se representa por su energía, a veces se usa f para representar su frecuencia, que se escribe como hf.

Teoría cuántica de la luz: las propiedades físicas están representadas por el diagrama de Feynman de dispersión de electrones negativos de positrones (también llamado dispersión BhaBha). La línea ondulada representa el proceso de intercambio de fotones virtuales.

Desde la perspectiva de las ondas Mire, un fotón tiene dos posibles estados de polarización y tres componentes del vector de onda ortogonal, que determinan su longitud de onda y dirección de propagación; desde la perspectiva de la partícula, la masa en reposo del fotón es cero [4] y su carga es cero; [17], la vida media es infinita. Los fotones son bosones de calibre con espín 1, por lo que el número leptónico, el número bariónico y el número singular son todos cero.

La masa en reposo del fotón es estrictamente cero, lo que es esencialmente equivalente a la estricta relación de distancia inversa al cuadrado de la ley de Coulomb. Si la masa en reposo del fotón no es cero, entonces la ley de Coulomb no es estricta. ley del cuadrado inverso [18] . Todas las teorías clásicas relevantes, como las ecuaciones de Maxwell y la lagrangiana del campo electromagnético, se basan en el supuesto de que la masa en reposo del fotón es estrictamente cero. El límite superior de la masa del fotón se puede obtener aproximadamente a partir de la relación masa-energía de Einstein y de la fórmula de energía cuántica de la luz: (falta fórmula)

Es la frecuencia de cualquier onda electromagnética y la oscilación de Schumann *** en Se conoce la banda de frecuencia ultrabaja. La frecuencia más baja es de aproximadamente 7,8 Hz.

Este valor es sólo dos órdenes de magnitud mayor que el límite superior ampliamente aceptado que se obtiene actualmente.

Vea la discusión sobre la masa del fotón en la sección Fotones: bosones de calibre.

Los fotones se pueden producir en muchos procesos naturales. Por ejemplo, los fotones se irradian cuando las cargas se aceleran cuando las moléculas, los átomos o los núcleos pasan de niveles de energía altos a niveles de energía bajos, y cuando las partículas y antipartículas se aniquilan. Los fotones producidos pueden ser absorbidos durante el proceso de inversión del tiempo antes mencionado, es decir, la transición de moléculas, átomos o núcleos de niveles de energía bajos a niveles de energía altos, y la generación de pares de partículas y antipartículas.

La velocidad de los fotones en el vacío es la velocidad de la luz, y la relación entre energía y momento p es (falta fórmula); La relación energía-momento de las partículas es (falta fórmula).

La energía y el momento de un fotón solo están relacionados con la frecuencia ν del fotón; o solo están relacionados con la longitud de onda λ La energía y el momento del fotón solo están relacionados con la frecuencia ν de. el fotón; o sólo está relacionado con la longitud de onda λ.

Se puede derivar una inferencia de las fórmulas de energía y momento de los fotones: el proceso de aniquilación de una partícula y su antipartícula debe producir al menos dos fotones. La razón es que el momento total del sistema compuesto por partículas y sus antipartículas en el sistema de centro de masa es cero. Debido a la ley de conservación del momento, el momento total de los fotones generados también debe ser cero desde un solo fotón; Siempre tiene un momento de magnitud distinto de cero, el sistema Sólo se pueden producir dos o más fotones para satisfacer que el momento total sea cero. La frecuencia con la que se producen los fotones, es decir, su energía, está determinada por la ley de conservación del momento de energía (conservación del momento en cuatro dimensiones). A partir de la conservación de la energía y el momento, sabemos que el proceso inverso de aniquilación de partículas y antipartículas, es decir, el proceso de generación de pares electrón-antielectrón a partir de dos fotones, no puede ocurrir espontáneamente en el vacío.

Teoría-fórmula cuántica de la luz Los fotones tienen dualidad onda-partícula, es decir, los fotones tienen características como partículas una a una y tienen propiedades ondulatorias como las ondas sonoras. Las propiedades ondulatorias de los fotones se prueban mediante la difracción. de fotones, la naturaleza partícula de los fotones queda demostrada por el efecto fotoeléctrico.

Algunas personas arriba pensaron que la masa dinámica de un fotón es cero, lo cual es incorrecto. La masa estática de un fotón es cero, de lo contrario su masa dinámica será infinita. Pero su masa dinámica sí existe. El método de cálculo es el siguiente: Primero, dado que la energía de un fotón con frecuencia v es E=hv, (donde h es la constante de Planck), entonces a partir de la masa La. la masa se puede obtener a partir de la fórmula de energía: m=E/c^2=hv/c^2

donde c^2 representa el cuadrado de la velocidad de la luz. Este método fue propuesto por primera vez por Einstein.

Las ondas clásicas se dividen en velocidad de grupo y velocidad de fase.

La velocidad de los fotones es la velocidad de la luz.

Los fotones tienen velocidad, energía, momento y masa. Los fotones no pueden quedarse quietos. Los fotones pueden convertirse en otras sustancias (como un par de electrones positivos y negativos), pero la energía y el momento se conservan.

El profesor Luo Jun de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong ha redeterminado el límite superior de la masa en reposo de los fotones.

El profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong ha redeterminado el límite superior de la masa en reposo de los fotones. Algunos expertos creen que la masa cero en reposo del fotón es una de las suposiciones básicas de la teoría electromagnética clásica. Pero algunos científicos creen que los fotones pueden tener masa en reposo. Teoría cuántica de fotones - Académico En las "Physical Review Letters" estadounidenses publicadas el 28 de febrero, un artículo especial decía: "Un nuevo experimento completado por el científico chino Luo Jun y otros muestra que, bajo cualquier circunstancia, los fotones La masa en reposo no excederá los 10 menos 54 kilogramos. Este resultado es 1/20 del límite superior de masa de fotones previamente conocido ". Luo Jun y sus colegas utilizaron un nuevo método experimental en un laboratorio de cueva. Esto aumenta aún más el límite superior de masa de fotones en reposo en al menos un orden. de magnitud.

Se informa que si los fotones tienen masa en reposo, aunque esto no afectará la vida diaria de las personas, las consecuencias serán fundamentales: por ejemplo, la velocidad de la luz cambiará con el cambio de longitud de onda, y la luz Las ondas producirán vibraciones longitudinales al igual que las ondas sonoras.