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1 # 雪郎1968
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2 # 華箋流香
按照經典的麥克斯韋電磁學,光是一種電磁波,是一個交變的電磁場,在真空中的傳播速度是30萬公里每秒,這也是物質傳播速度的極限。
●我們通常所說的光,是指肉眼可見的電磁波,它的波長在380~780奈米之間。
但是,實際上有些動物可以看到波長更長的電磁波。比如說狗就可以看到一部分紅外線之外的電磁波,所以在一些黑暗的森林裡面,狗會提前發現危險。
但是,純粹用電磁波的理論,有一些物理現象,沒辦法解釋,比如說光電效應。
光照射到金屬上的時候,可以讓金屬釋放出電子,但是電子的發射情況只和光的波長有關,和光照射強度沒有關係。
愛因斯坦因為用量子效率正確的解釋了光電效應,在1921年獲得了諾貝爾獎。
量子力學對於電磁波的解釋:電磁波是大量光子的統計效應。
光子的能量量子數對應於電磁波的電場分量,而頻率量子數對應於電磁波的磁場分量。
按照量子力學,每一顆光子都有固定的能量,這就好像每一個玻璃球都有固定的大小一樣。
假如有一大堆的玻璃球裝在一個袋子裡面,我們怎麼樣每一次都恰好擠出一個玻璃球呢?
那麼,按照這種生活常識中的經驗,邏輯應該是這樣的:控制這個出口的大小,恰好能夠透過一個玻璃球,擠出一個玻璃球以後,立刻關閉這個出口。
發射一個單光子,也可以按照這樣的邏輯。
也就是說,我們恰好讓發射光子的機器,能夠輸出一個光子具備的能量。
光子的能量完全取決於它的波長或頻率,因為光以光速傳播,我們可以用波長的任一頻率來描述它。
光子的能量可以透過普朗克方程是E=h*c/λ=h*f計算得到。
其中:E是光子的能量,h是普朗克常數,c是光速,λ是光子的波長,f是光子的頻率,普朗克常數h=6.6261×10−34焦耳。
單光子的能量是很小的,因為普朗克常數非常小。波長為520nm的綠光單光子的能量為2.38ev。
由於單光子含有的能量很小,而且尺度也很小,這就增加了控制上的困難。
我們擠出玻璃球的時候,肉眼可以看到玻璃球,但是我們發射光子時,沒有辦法看到光子的大小,因為你不可能用一束光去觀察光。
所以,我們發射光子的時候,先控制時間,透過時間控制發射能量,來得到一個單光子。
這也可以用波長來控制,這兩者是等價的。
一個鐳射發射器的功率,除以單光子的功率乘以一秒鐘,就是所需要的時間。這個時間會非常、非常、非常的短暫。
理論上,用極短時間的鐳射脈衝可以產生單光子。但是也有可能產生多個光子,為了遮蔽掉多餘的光子,會透過一條很窄的縫,讓光場強度在空間上形成弗朗禾費衍射分佈,正對縫的正中間照射到一個量子點,激發原子核外電子。核外電子從高能級向低能級回跳的時候,就會發射出一個光子。
透過縮短鐳射脈衝的時間,並且調整弗朗禾費衍射光場分佈,可以恰好讓一個光子的能量落在正中間的原子激發點位上。
透過這個原子激發點位發射出來的光子,就是單光子。
相比較於發射一個單光子,檢測一個單光子要容易得多。
讓發射裝置透過一個45度傾斜放置的半反射半透膜,當光子打在這個半反射半透膜上,只有兩種可能性:50%機率穿過,50%機率被反射。
所以,穿越端和反射端不可能同時檢測到光子。
只要每一次的鐳射脈衝,只有一端可以檢測到光子,就證明了這是一個單光子。
這樣我們就得到了一個可以發射單光子的實驗裝置,可以用它來做被稱為很恐怖的量子延遲選擇實驗,以及量子擦除實驗。
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3 # 彭曉韜
首先,光子是不存在的,特別是所謂的攜帶與其頻率成正比能量與動量的光量子更是不可能存在的!
其次,光只是帶電體(電子,質子及其組合物)在不同運動狀態下(相對觀察者)產生的電場與磁場!既不是電磁波,也不是光子,更沒有波粒二象性!
再者,所謂的發射單個光子更是無稽之談!人類即使是有能力控制單個原子中的單個電子,也不能產生單個光子,而只能同時由電子躍遷時產生的脈衝式連續頻率譜的脈衝光及由原子核產生的單一頻率的光!
最後,請認為光是電磁波或光子或具波粒二象性的朋友們試試解釋下文中的24個問題,為弄明白光的本質而努力!
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4 # 黃工5823
單光子只有一個hv的能量。先不說如何能分離出來,就是檢測到都是非常難的事。單光子干涉是說明波粒兩相性的最好說明。
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5 # 工學腦洞
無論是單光子發射和接收都不是一個難題。
單光子發射在2007年甚至更早的時候,中國就已經可以實現單光子發射技術,其中具有代表性的科研隊伍有中科院半導體所等。
圖 單光子示意:赫曾德爾干涉儀中的光子在單光子探測器上表現出波狀干涉和粒子狀探測。
在2017年,更有國際大牛對單光子發射技術進行進一步的闡述,代表性的有發表在雜誌《科學》(science)上的文章:
膠體鹵化鉛鈣鈦礦量子點的相干單光子發射:DOI: 10.1126/science.aau7392
圖 405nm, 445nm, 520nm, 532nm, 635nm, 660nm波長鐳射:光子可以想象為從鐳射的相干光束中射出
該文章以鹵化鉛鈣鈦礦為材料製備單光子發射器,並得出以下結論:
鹵化鉛鈣鈦礦具有高的缺陷容忍度和光學亮度最低的激子態,是一種極具前途的半導體,並可用於大規模生產具有高相干發射的單光子發射體,這種單光子發射體可以加工到幾乎任何材質的基片上,並且可以與奈米光子學相關元件進行整合化處理。這些單光子發射器的合理最佳化將進一步的依賴膠體化學工具和鹵化鉛鈣鈦礦結構的通用性基礎上。
圖 膠體鹵化鉛鈣鈦礦量子點單光子發射效能分析
單光子接收單光子接收器是我更加熟知的感測器之一,曾經在進行特定場合鐳射測距儀的設計和加工專案時,便用到這一類單光子接收感測器。
單光子在技術上有許多應用,單光子也可以用多種方法探測到,例如:
經典的光電倍增管利用了光電效應,即一個具有足夠能量的光子撞擊金屬板並撞擊一個自由電子,引發了一場不斷放大的電子雪崩效應。半導體電荷耦合器件晶片便使用了類似的效果,入射光子在一個可以被檢測到的微型電容器上產生電荷。蓋革計數器等其他探測器利用光子電離裝置中所含氣體分子的能力,導致可檢測到的氣體電導率變化。普朗克能量公式在設計中經常被工程師和化學家使用,即計算光子吸收引起的能量變化,又能確定給定光子發射出光的頻率。目前來說,單光子接收裝置相對成熟,並且已經可以進行大規模的商業化製造,一個著名的生產廠商就是日本濱松公司。
濱松MPPC模組
濱松的MPPC模組由多個雪崩二極體組成,其之所以能夠探測單個光子,是利用上述提到的雪崩二極體的蓋革效應。
利用這一蓋革效應模式下的MPPC,具備幾大優勢:
低串擾與低後脈衝低暗計數和更寬的工作電壓範圍資料來源:http://www.hamamatsu.com.cn/UserFiles/DownFile/Related/MPPC%E5%8F%8A%E6%A8%A1%E5%9D%97%E7%BB%BC%E5%90%88%E6%A0%B7%E6%9C%AC%EF%BC%88%E4%B8%AD%E6%96%87%EF%BC%89.pdf
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6 # 蘭天1969飛碟製造專家
世界科學界沒有公認的單光子質量,世界科學界沒有公認單光子的能量值,單光子擺在眼前也無法確定。單光子質量極其微小,用一個電子才能在客觀上發射它,何況是用宏觀物質發射,宏觀發射儀只能發射一束光子。單光子的能量極少,在無法發射的前題下,何來單光子執行,大談單光子波動性,從波動方面分離,認為單光子波動範圍達到了一個原子的直徑就是奇蹟了。單光子與原子核碰闖可發射,一束光子與原子碰闖可發射,宏觀儀器只能發射一束光子。單光子波動範圍不大於原子半徑,衝出原子核就為脫離速度,脫離速度是光速,其光束執行距離與光束數量成正比,與波動距離成反比。世界科技還分離不了一個光子,依據的給能方式不是給一個光子給能,是給原子內部空間整體給能。依據一個原子內部存在大量的光子,能分離出數量眾多的光子,眾多光子只能是同時運動起來。給能後只允許一個光子運動起來,好象接收了一個光子的光波不符合實際,屬於無法辦到的分離技術。單光子雙縫干涉實驗,單光子延遲實驗屬於不現實的技術,他們認為的單光子是取的波段,至於客觀上是不是單光子就無法給以證明,吹就吹成單光子了。
光束執行存在軌跡,是受阻的結果,既光子在行動的全過程中總是屬於有阻執行,光束在執行的過程中光子的數量在減少,與阻力值成正比,密度由數量決定,密度也與光束變胖的橫切面成反比。不談如何給單光子能量,只談晶體反射單光子而執行,想象單光子在實驗中能永遠運動下去了,這不是科學,連光子存在的常識也丟棄了。站在想象的單光子技術上,單光子能在無窮遙遠距離上還相互改變對方的存在態,能縱橫整個宇宙,再也沒有什麼力比想象的威力巨大了。
光子脫離原子的速度是光速,衛星脫離行星的速度才幾公里,得物質運動時的脫離速度與距離成反比。給鐳射增加能量,客觀上是給光束空間整體給能,不是隻給光束的某個光子給能,光束夾雜著系列物質,給能的結果只增加光子數量,不增加速度值。認為光子超光速四個數量級,至少在光速的一萬倍以上是不科學的,是宣傳吹噓,是想象的速度。單光子現代儀器分離不出來,也無法去發射,連單光子質量是多少,單光子能量是多少都不知道,無科學依據地就去認為是單光子了,只屬於想象的認識。他們認為一段光波就是單光子不科學,而波長是與光束的光子數量成反比,是與光束動能成反比的。處於低溫狀態的光子脫離速度還是光速,不同的是阻力增大了,耗能增加了,光子執行時在相同的時間內速度變慢快,消失還是在相同的時間內完成,由單光子壽命值決定。依據對單光子的給能方式,不是給一個光子增加能量,得單光子分離技術不存在,現代技術只能分離出一束光子,奈米材料只做到取最短的光波段,依此,也就無單光子晶體反射技術了,客觀上單光子技術不存在。
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7 # 北京得明
澄清一下概念吧
光子,不過是微觀世界常駐粒子在其脫離原生態體系臨界狀態過程中產生出來新物質的一種現象,這些新物質自身並不發光,換言之,並不存在一個常駐性的光子。
其二,光子之所以會有“光感”,那不過是粒子高速脫離原生態體系臨界狀態過程中,由於與其他粒子之間相互作用,而產生出來光的現象,這些光現象圍繞在新粒子周圍所產生出來的光感而已,換言之,並沒有一個真正的發光的光子,
其三,光子,是一個常駐或常態粒子高速運動過程中產生出來的伴隨性粒子或伴隨物,高速運動結束,光子也就結束壽命了,由此,怎麼可能會有一個真正的光子被用來發射呢?
這就如同火車高速運動過程中產生出來的蒸汽一樣,火車高速運動完成,水蒸氣也就煙消雲散了,你到哪裡去找到水蒸氣呀?這是常識。
換言之,沒有火車的高速運動,就沒有水蒸氣。就如同:沒有你的運動就沒有你的影子出現一樣,你的影子能夠作為一個穩定的實物存在嗎?這是常識。
常識,常識,常識,希望作者在思考問題,提出設問的時候,立足於常識,否則,你的腦洞無論怎麼大開,那也都是痴心妄想,
祝:。踏實,進步,快樂。
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8 # 完成二十一世紀
當今科技水平沒有任何手段能操控單光子。所有號稱能操控單光子的,無論是量子糾纏還是量子計算機,都是大騙子。
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9 # 寶樹白石
我們認知的宇宙,空間與星球,及宇宙中的萬事萬物,它們的形成與互相的變化,轉換。不斷的迴圈往復,互相轉化。
有人疑問,宇宙中空間與物質是互不相干的兩種不同的形態嗎?
非也!
空間與物質是互相聯絡,互相轉換的,而不是孤立,互不相干的兩個獨立的形態。
空間充滿了能量,比如電,磁,各種各樣的場量,光,熱,冷,力,都存在於空間中。有沒有完全的真空呢?
沒有!
有上必有下,有左必有右,這些相對立的空間造就了兩極,而兩極造就了場量,電,磁,力,熱,冷。而運動最烈時產生了光,產生了熱,運動緩慢時造就了冷。
由於,兩極運動的濃縮,是無限的空間能量濃縮為一點,一個原子。
原子互相的吸引而聚集在一起成為了物質,成為了有形狀的物體。(一個濃縮的無限空間能量的小原子)。也就是說一顆原子的形成是由無限大的空間能量濃縮而成。
當這顆原子內部劇烈的運動時,或者外部給加熱時,這顆原子就會無限的膨脹,向空間釋放出能量,還原成巨大空間能量的形態。
而這個形態是沒有質量標準的,因為它不成為濃縮體,失去了物質的本性。
光是原子劇烈運動變化的反應,是原子在劇烈的澎脹中向外輻射能量的形式,而這個形式會刺激人類的眼睛產生興奮,在大腦裡反應就是光了。
光這種劇烈運動結束之後,劇烈運動終止,光也就消失了。而物質解體之後就變成了能量充滿了空間,還原為陰陽二極。
我們知道光是物質向能量轉變的過渡階段,是物質在劇烈分裂的時刻。
光是光子嗎?
光是由物質轉變成能量的過渡過程,是原子劇烈的分裂過程,所以光不能說成是一個恆定的光子,而是由原子向著能量轉變的瞬間過程。從有形的物質轉變成為無形能量的過程。
光有速度嗎?
光在由原子分裂成為能量的過程中有時間伴隨著,也就是有速度。
當轉變為能量後,能量含蓋的範圍極廣,這時能量存在於空間中,沒有時間概念,也就不能套用速度這個名詞了。
當一個遙遠的恆星每天都在由物質轉化為能量,而產生的劇烈反應它們由物質轉化為能量的速度與一顆原子轉化為能量的速度是一樣的,只是含蓋的範圍大小不同。
比如一個原子它產生的光是一立方毫米範圍,遠了傳播不出去。而一顆遙遠的巨大恆星的光瞬間含蓋的範圍是億萬萬萬平方公里,甚至還遠運不夠。
但是它們由物質向能量(光)轉化的時間是一樣的,是恆定的。一個原子轉化成能量,與一個恆星無數的原子瞬間轉化成能量(光)的時間過程是一樣的。這個過程很短暫,由於有接連不斷的原子加入轉化,光源就能夠持續到最後一個原子轉化完為止。由於轉化的體積一樣,含蓋的範圍也一樣。體積大,含蓋範圍廣,體積小含蓋範圍小。
如果眾多的原子量同時瞬間反應,原子轉化成能量的時間是恆定的,範圍卻很廣。
我們否定了一個光子,在沒有光源發光的情況下能夠走一萬年的假說。
許多人會問,遙遠的許多的恆星光含蓋不到人類的視野裡,人類永遠也看不見它們的身影。
對!宇宙是無限的,人類的視野是有限的,遙遠恆星光的含蓋能力是有限的。如果,坐上一個宇宙飛船朝著宇宙深處進發,你會看到新的星辰在不斷的岀現,而你路過的星辰不斷的消失在宇宙的空間裡。
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10 # BearEng
問一個根本問題:
雙縫實驗說
單個光子也和自身干涉?
那麼
這些干涉(條紋)是什麼?
還是原來的那個光子嗎?它卻
分成無數的干涉條紋?(光子)
不符合基本常識啊?
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11 # 隨口一說隨便聽聽
隨機發射一個單光子不難,比如
1.在金剛石裡摻入一個氮原子(其實是挑的,在某個範圍內只有一個氮原子),透過脈衝光激發氮原子,等它自發輻射掉下來,因為只有一個原子,所以只發射一個光子,但方向隨機,用大透鏡收集比如某個方位角發射的光子,(只能收集一部分)。
2.等效產生單光子,用飛秒鐳射脈衝經過某種晶體,產生參量下轉換,由於要同時滿足能量守恆和動量守恆,產生的光子必然成對出現,且方向固定。將飛秒脈衝衰減減弱到平均每個脈衝不到一個光子(比如1/10個光子,即平均10個脈衝一個光子),用單光子探測器探測其中一路,當探測到計數時,就會知道另一路上有一個光子。
單光子探測方法:
光電倍增管:很多電極之間都有很高的電壓,接近擊穿,這時如果有光子打到最低電壓的極板上,就會打出一個電子,電子飛到次低電壓的極板,會打出幾個電子(比如5個),這5個電子飛到第三低壓電極,每個又激發出5個..... 如此放大最後輸出與輸入光子數成正比的電流,電流流過取樣電阻,得到與光子數正比的電壓臺階。
當然單光子探測存在虛假訊號和探測效率的問題,需要在誤報和沒響應直接平衡。
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12 # Sun1957
如果不用於雙縫干涉實驗,可以說,物理學家已經能夠發射單光子和測量單光子。但可惜,在雙縫干涉實驗中,單光子又可以繼續解析為雙縫實驗中可以產生干涉條紋的波。剩下的事情,應該是統計可產生干涉條紋的最大雙縫寬度與波長之間的關係,而不是糾結於單光子會不會有干涉條紋
回覆列表
一個外行老說別人是騙子。
你啥時候也評價評價化學騙子好不好。
成為物理騙子是不是比化學騙子容易?
量子力學的民科實在是太多,數學的民科更多。
化學的民科就少多了。你可以成為一個,我拭目以待。