Foton gáz

előző ◈ a következő

A foton egy elektromágneses sugárzás kvantuma, vákuumban mozog a fénysebességgel, hullámvektorral, energiával és polarizációval jellemezhető, ez a készlet nem tartalmazza a foton térbeli elhelyezkedését és a hullám fázisát. A fotonnal szembeni elektrontól eltérően lehetetlen bevezetni a hermitianus koordinátarendszert, a foton helyzete csak az atom kibocsátásakor és az érzékelő által történő regisztrálás pillanatában kerül meghatározásra. Nincs hermita fázis-üzemeltető, és a foton nem képviselhető harmonikus hullámként. A fotonok száma működtetője, sok foton elektromágneses hullámot képez. A hullám-részecske dualitása abban nyilvánul meg, hogy a fotonok száma bizonytalan

és a hullám fázisának bizonytalansága

kapcsolódik

Minél pontosabban mérik a hullám fázisát, annál kisebb a fotonok száma a hullámban, és fordítva. Egy sík monokromatikus harmonikus hullámának állapotában a fotonnak határozott energiája és lendülete van, míg a fotonkoordináták és a hullámok fotonjainak száma nincs meghatározva.

Tekintsünk egy fotongázt a zárt makroszkopikus üregben, amelyet a falak hősugárzása okoz. A fotonok a bozonok, kölcsönös interferenciájuk "vonzereje" koordinált elmozdulást eredményez, a foton gáz állapota az elektromágneses hullám.

A foton a kvantum termikus test sugárzás, Planck be 1900-ban, és a kvantum elektromágneses hullámok a fotoelektromos hatás, Einstein bevezette 1905-ben A név az ókori görög.  - «fény» adott Lewis 1926-ban A p impulzussal és a foton energiája ε λ hossza határozza meg, és gyakorisága ω, ν hullámok

ahol C a fénysebesség. Forgassa a fotont

. A foton tömege nulla, a fénysebességnél mozog. Ilyen mozgás esetén a relativitáselmélet csak a spin-ellen és a sebesség ellen két vetületét ismeri el, amely két fénypolarizációnak felel meg

Photon gáz az üregben. Az elektromágneses sugárzást az üreg falainak töltött részecskéi emésztik fel és szívják fel, egy energiaszintről a másikra áthaladva a hőmozgás és energiájuk kvantum általi megváltoztatásával, amelynek hordozói fotonok. Az üregben sok foton képződik fotongázt. Az emisszió és az abszorpció előtt a foton nem térben helyezkedik el, a foton gáz állapota elektromágneses hullám. Az állapotok sűrűségét a diszperziós összefüggés alapján kapjuk meg

a fázis tér felhasználásával. Az üreg falának hőmérsékletét ugyanolyan és állandónak feltételezzük, akkor az üregben lévő fotongáz egyensúlyban van. A hullámhoz kapcsolódó fotonok átlagos számát a hőmérséklet határozza meg, és a Bose-Einstein eloszlással fejezi ki.

Az államok sűrűsége. Korábban megmutattuk, hogy a térfogati egységben a frekvenciaintervallumban

számos állam létezik. azaz független hullámok (A.8.9a)

Például piros színű sugárzás esetén

μm az egységnyi térfogatban az államok számát kapjuk meg

s / m 3 frekvencia az egységnyi intervallumban az érték közelében

rad / s.

Kémiai potenciál. A fotonnak nincs konzervált töltése. A fotonok száma a fény emissziójától és felszívódásától függően változik, így a foton kémiai potenciálját nem lehet a részecskék számának normalizációs állapotából megszerezni.

A fix T és V üreges sugárzás termodinamikai egyensúlyában a szabad energia minimális