Zanim zaczniemy dyskutować "poważnie" o fizyce kwantowej, musimy poznać bohaterów naszych rozważań. Pierwszym z nich jest FOTON.
Jest to cząsteczka światła. Opisać możemy ją za pomocą następujących dwóch parametrów:
i) energii, która jest proporcjonalna do częstości z jaką zmieniają się w przestrzeni własności (prawdopodobieństwo jego znalezienia eksperymentalnego, moc napędzenia elektronu, ale o tym będzie kiedy indziej). W tym foton nieco przypomina człowieka- im kto ma więcej energii, tym szybciej się trzęsie. Jednocześnie, energia zależy od długości fali (bo foton jest i cząstką, i falą), czyli odległości między grzbietami. Najdłuższe fale, czyli radiowe mają długości od kilku metrów do dziesiątków tysięcy kilometrów. Krótsze są mikrofale, promieniowanie podczerwone, fala około 650 nm to światło czerwone, później zielone, niebieskie to około 450 nm, a poniżej 400 nm mamy ultrafiolet. Bardzo krótkie fale to promieniowanie rentgenowskie, a jeszcze krótsze to promieniowanie gamma.
W naszych rozważaniach będziemy używać fotonu o długości 0,1 nm, czyli 1 Angstrema (nad A powinno być kółeczko, ale nie umiem tego wstawić). Dlaczego taka? Bo jest dość podobna do odległości między atomami w ciałach stałych.
ii) nastepny parametr to „wielkość fotonu”, a nieco bardziej precyzyjnie mówiąc, odległości, na których foton jest koherentny (zmiany własności mają tą samą fazę), a jednocześnie prawdopodobieństwo znalezienia fotonu jest znacząco różne od zera. Fizycy mówią najczęściej „paczka falowa”, ale podejrzewam, że nawet Ark z Eine nie potrafią opisać matematycznie rzeczywistego fotonu. Problem w tym, że na pewnych odległościach koherencja jest zaburzona, ale dalej istnieje, a także częstość (energia, długość fali) nie jest dobrze określona. Koherencję (wielkość) fotonu możemy zmieniać. Taki foton jednoangstremowy może mieć koherencję w kierunku prostopadłym do kierunku propagacji na odległości zaledwie kilkudziesięciu Angstremów, ale może to być kilka mikronów. Jak to zrobić? O tym będzie później.
Generalnie, o tym jak wygląda foton, decyduje, jak został wyemitowany, albo odbity. O tym też będzie później.
W następnych odcinkach dowiemy się, że fotony można podzielić ze względu na polaryzację, czyli na to, jak oddziaływują z elektronem.
A na zakończenie, najbardziej frapująca własność fotonu. Otóż jeżeli foton porusza się z prędkością światła, to czas dla niego nie płynie. Jest emitowany sto milionów lat świetlnych temu (dla nas) przez jakąś gwiazdę i dociera na Ziemię, gdzie jest absorbowany, np,. przez kliszę fotograficzną. Z punktu widzenia fotonu, moment emisji i absorbcji są jednoczesne.
Tak to widzi "mały Kazio", czyli ja. Jak foton wyobrażają sobie inni Fizycy? Czekam na dyskusję...
