Einstein Nobel díját érő fotoelektromos jelenségnél lehetséges az, hogy figyelmen kívül hagyott egy bizonyos dolgot?
Ugye a fotoelektromosság arról szól, hogy ha megfelelő hullámhosszú elektromágneses hullám ér bizonyos fémeket, akkor bennük megindul az elektronok vándorlása, vagyis elektromos áram mérhető rajtuk. Ezen az elven működik a fotocella.
A kísérletek szerint azonban az elektronok vándorlása csupán a fémet érő fotonok frekvenciájától függ, a fény intenzitásától (vagyis az adott idő alatt beérkező fotonok számától) nem. Vajon ez akkor is így van, ha extrém mennyiségű fotonnal bombázzuk a fémet? Nem lehetséges, hogy azért nem sikerült bizonyos frekvencia alatti fotonokkal elérni az elektromos áram megindulását, mert nem elegendően nagy számú fotonok kibocsátásával próbálkoztak?
Itt egy hír:
Ebben azt írják, hogy a szemben található fényérzékeny molekulák létrejöttéhez elegendő egyetlen foton, amennyiben az megfelelően nagy frekvenciájú (a látható fény tartományába esik). Azonban most úgy tűnik, akkor is létrejön ez a molekula, ha egyetlen foton energiája ugyan nem lenne elegendő annak létrejöttéhez, de két, kisebb frekvenciájú (IR) foton energiájának összege mégis képes létrehozni ezt a molekulát. A feltétel az, hogy mindkét beérkező foton egyszerre találja el a retina ugyanazon területét.
Namost, ugye azt tudjuk, hogy a fotonok az elektronokat gerjesztik a fémekben, amikor elnyelődnek bennük. Az elektron ennek hatására magasabb energiaszintre ugrik (gerjesztett állapotba kerül), majd néhány milliárdod másodperc múlva visszaugrik alapállapotba, miközben kisugároz egy vagy több fotont, amely(ek együttes frekvenciája) megegyezik a beérkező foton energiájával.
No de mi van akkor, ha egy, az elektron kilépéséhez kellő energiaszint alatti foton találja el az elektront, majd mielőtt az még visszatérhetne alapállapotba, egy újabb, szintén a küszöbenergiánál alacsonyabb energiájú fotonnak sikerül elnyelődnie benne? A kettő (vagy még több) foton együttesen már elvileg közölhetne elegendő energiát az elektronnal ahhoz, hogy az leszakadjon a fémrácsban addig elfoglalt helyéről, és meginduljon, elektromos áramot indukálva ezzel a fémben. Lehetséges ez a linkelt hírben közölt jelenséghez hasonlóan?
válasza:Jól.
De:
"az atommagok elég hígan helyezkednek el a térben"
Helyett: az elektronokat egyszerre kell eltalálni több fotonnak. Ez nem atommag reakció.
válasza:Van rá egy hipotézisem, ahogyan mégis, ennek tisztázásához volt szükség az előző kérdésekre. Az elmélethez be kell vezetni a negyedik térdimenziót is, de megpróbálom vetületként 3 dimenzióban elmagyarázni.
Szóval, képzeljük el az atomot két dimenzióban, síkban. Középen az atommag, körülötte kört formázva az elektronfelhő. Az elektromágneses hullámok itt nem mások, mint a sík hullámai, ugye transzverzális hullámokként mint a víz felületét fodrozzák a síkot. Ha egy küszöbértéknél alacsonyabb frekvenciájú foton halad át az elektron éppen elfoglalt helyén, akkor nem tudja eléggé gerjeszteni ahhoz, hogy az kiszabaduljon a fémrácsból, ez a modellemben úgy jelenik meg, hogy az elektron ugyan beleesik a sík hullámvölgyébe, hullámzik a sík hullámzásával együtt, de nem kerül olyan messzire az atommagtól a hullámvölgy alját vagy a hullámhegytetőt elérve, hogy arról le tudjon válni, szakadni. Azonban ha egy küszöbértéknél nagyobb energiájú foton találja el, akkor a foton (mint elektromágneses hullám) olyan hullámhegyet- és völgyet kelt a modellünk síkjában, amely már elegendően nagy kitérést ad az elektronnak ahhoz, hogy ki tudjon szakadni az atommag vonzásából. Kábé olyasmi a helyzet, mint amikor egy kisgyerek áll a kosárpalánk előtt, és próbálja beledobni a gyűrűbe a labdát, de nincs elég ereje hozzá, hogy feldobja a labdát a gyűrűig. Ilyenkor a labda is egyfajta hullámmozgást végez a gyűrű és a gyerek kezei között. Ha azonban sikerül neki elég magasra dobni a labdát, akkor az elér egy küszöbértéket, és már át tud jutni a gyűrű pereme felett.
A többfotonos gerjesztés esetében is hasonló történik, csak ahhoz az is kell, hogy az egyes fotonok azonos fázisban is "gyűrjék meg" a modellünk síkját, ezzel kettőjük energiája már elegendően mély hullámvölgyet (vagy magas hullámhegyet) biztosítana az elektron leszakadásáról. Ha nem azonos fázisban érkeznek, akkor kioltják egymást, talán ezért is olyan nagyon ritka az az eset, hogy a küszöbfrekvenciánál alacsonyabb frekvenciájú fotonok fotoelektromos jelenséget tudjanak produkálni a fémben.
Na ugye ezt kellene most egy dimenziószámmal magasabb "térben" elképzelni, természetesen itt már az elektromágneses hullámok is négy térdimenzióban okoznának hullámzást a négydimenziós "térben". Ezzel meg lehetne magyarázni hullámtulajdonságaival is a fotoelektromos jelenséget, a foton energiakvantuma gyakorlatilag az elektromágneses hullám kitérésének (mint vízhullámoknál az amplitúdó - hullámhegy és hullámvölgy távolsága) felelne meg.
Összeegyeztethető ez vajon a többi elektromágneses jelenséggel, vagy jobb magyarázatot adna a fény természetére, mint a jelenleg legelfogadottabb duális (hullám-részecske) modell?
(Nem Kvantumfizikus Zolika vagyok! :D)
válasza:>>"Ismerünk még olyan jelenségeket, amelyek csak a fény korpuszkuláris megjelenési formájával magyarázhatóak?"
Én a fényszórás magyarázatának csak korpuszkuláris elméletéről tudok. A miért kék az ég és miért tűnik el az égbolt néhány része éjszaka nagy nagyításon kérdésre csak fotonszórással, tehát a fény korpuszkuláris elméletével tudok magyarázatot adni, nem halottam még ennek hullám leírásáról. Ezek a foton szóródását leíró egyenletek hullámhossz függésétől vannak. A "kék" fotonok jobban szóródnak, mint a "vörösek". Rayleigh szórásban erősen megjelenő dolog ez. Lehet találni olyan képeket a neten, ahol az égbolt egy része hiányzik, infraérzékelőkkel meg ugyanolyan csillagsűrűsége van, mint az égbolt többi részének. Itt ugye az játszik, hogy van valamilyen intersztelláris köd, ami optikailag vastag és a látható tartományba eső hullámhosszú fotonok egyszerűen nem bírnak rajta átjönni, de mivel minél nagyobb a foton hullámhossza, annál kevésbé szóródik adott ködöknél(ezek általában jól közelíthetőek Rayleigh szóróssal), ezért az infra tartományba eső fotonok már képesek átjutni rajta. Nem hiszem, hogy ennek van hullámmagyarázata, ha mégis, akkor szívesen meghallgatnám.
válasza:Pár dolgot azért tegyünk helyre az indexes cikkből: a fotopigmentek nem a fény hatására jönnek létre, hanem a retinában termelődnek alapból. Ha sötét van, sok lesz belőlük. Fény hatására elbomlanak, az ekkor felszabduló energia és/vagy elektron (most kéne egy orvos) indít el majd idegi ingert. A bomlatlan molekulák ismételt előállításához tehát energia kell, a látás energiaigényes dolog. De semmiképp sem fotoeffektus! A pigment nem fém.
Másrészt, Einstein mai szemmel néve azt magyarázta meg, hogy az egyfotonos fotoeffektus csak kvantumosan értelmezhető jól. Ha fémben is van kétfotonos fotoeffektus, az egy másik folyamat, és valószínúleg az is kvantumosan magyarázható mérési eredményeket ad. A kétféle folyamat mérési adatait nem illik csak úgy egymásba keverni, még ha van is bennük hasonlóság. Félklasszikusan szinte biztosan nem egyesíthető jelenségek, csak rendes QED-vel.
Az is szerencséje Einsteinnek és kotársainak, hogy ugyen erős fényt csinálhattak, de nem olyan fotonstatisztikával, mint a lézeré, márpedig a kétfotonos folyamatokban ez is számít.
(Az indexes cikk alapján arra sem vennék mérget, hogy a látott kétfotonos folyamatban egyáltalán a fotopigment vett-e részt, nem egy másik molekolatípusban játszódott-e le a kétfotonos folyamat, és annak a zöld fényét már természetesen láthatja a megfelelő csapocska.)
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!