Главная > Физика > Квантовая механика, Т.1
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 11. Соотношения неопределенности для фотонов

Соотношения неопределенности для систем материальных частиц следуют из двойственности физических проявлений этих частиц как волн и как корпускул. По той же причине соотношения неопределенности должны иметь место для фотонов. Однако при выводе этих последних соотношений следует учитывать, что число фотонов, содержащихся в физической системе, обычно не является хорошо определенной величиной и, строго говоря, эволюцию фотона во времени можно рассматривать только, если он свободен от всяких взаимодействий.

При этих ограничениях можно представлять свободный фотон как волновой пакет, составленный из плоских монохроматических волн, распространяющихся со скоростью света.

Освещая экран, снабженный диафрагмой, способной открываться на время можно получить проходящий световой сигнал, который в предельном случае будет содержать только один квант света. Этот фотон может быть представлен волновым пакетом, ширина которого в направлениях трех осей координат будет зависеть от размеров диафрагмы и промежутка времени Такой волновой пакет является некоторой суперпозицией монохроматических волн и имеет все свойства пакетов, рассмотренных выше. Составляющие импульса и энергия пакета отличны от нуля в некоторых конечных областях с размерами Все эти величины удовлетворяют соотношениям?

Эти неравенства позволяют сделать некоторые выводы относительно механизма взаимодействия фотона с веществом. Например, в процессе поглощения фотона атомом (фотоэлектрический эффект) произведение неопределенности величины энергии, передаваемой атому, и неопределенности А момента передачи этой энергии по порядку величины в лучшем случае равно Если же атом, находящийся в возбужденном состоянии, испускает фотон, то момент перехода характеризуется неопределенностью, равной примерно среднему времени жизни этого возбужденного состояния. Фотон представляется волновым пакетом пространственной протяженности , следовательно, дисперсия энергии должна быть такова, что . Этот результат хорошо подтверждается на опыте. Его можно было бы получить, исходя из соотношения неопределенности среднее время жизни-ширина, обсуждавшегося выше, и заметив, что, согласно закону сохранения энергии дисперсия энергии испущенного фотона (конечное состояние) должна быть равна дисперсии энергии возбужденного атома (начальное состояние).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление