Valaki fel tudna villagosítani az elektromágneses hullámokkal kapcsolatban?

Szerintem te úgy képzeled el a fotont / fotonokat ebben a helyzetben, mint részecskéket, apró kis golyócskákat.

De lehet tévedek, de nekem ez jött le abból: "hogy oszlanak el" "fotonok".

"a mágneses hullám hogy nézhet ki?"

Nem néz ki sehogy, különböző függvényekkel írható csak le.

Például ha van egy csipogó kütyüd, akkor annak a hangja, az egyes csipogások hangsebességgel fognak távolodni, tehát egyfajta hang-csomagok. De az sem néz ki sehogy, nincs alakja, vagy ilyesmi. A hullámfrontoknak esetleg, de az megint más. Az elektromágneses hullámokat pláne nehéz elképzelni, mert az elektromos és mágneses teret még annyira sem lehet vizuálisan elképzelni, mint a levegőt.

Ez egy olyan kérdés, amit egy laikusnak sajnos elég nehéz elmagyarázni.

A fotonok nem klasszikus értelemben vett részecskék, mert nincs sem helyük, sem méretük. A fotonok az elektromágneses sugárzási tér gerjesztési kvantumai. Tehát mind fogalmilag, mind matematikai leírásukat tekintve nagyon távol állnak a hétköznapi életben megszokott hullájelenségtől, és nincs is egyértelmű kapcsolat a kettő között. A fotonok az elektromágneses sugárzás kvantumelméletének keretén belül kerülnek elő, és ennek a térnek elég sokféle különböző állapota van, amelyekben a fotonok eloszlása más és más. Továbbá a matematikai leírást (a kvantálási módot) is lehet aszerint választani, hogy hogy a legegyszerűbb vagy a legcélszerűbb, ezért a fotonok definíciója sem teljesen egyértelmű.

A makroszkopikus világunkban tapasztalt elektromágneses hullámokhoz, amelyeket az elektrodinamika Maxwell-egyenletei írnak le, leginkább még az ún. kváziklasszikus állapotok hasonlítanak, illetve ezek ún. inkoherens szuperpozíciói. Ezen állapotokban a fotonok eloszlása a Poisson-eloszlást követi, tehát egy fotodetektor felületére egységnyi idő alatt becsapódott fotonok száma ezt a véletlenszerű eloszlást mutatja. Már önmagában ez a tény is azt jelzi, hogy nincs értelme annak a naiv képnek, amely egy táblára szinuszfüggvénnyel felrajzolt elektromágneses hullámhoz adott mennyiségű és térbeli eloszlású fotonokat társít. A két leírás (részecskeszerű és hullámszerű) egymással komplementer, és bár végeztek olyan kísérleteket, amelyekben részben képesek voltunk mindkét leírsának megfelelő fizikai mennyiségeket mérni, valójában a két nézőpont egyszerre teljes mértékben sosem alkalmazható. Minél inkább hullámként tekintünk a jelenségre és ennek megfelelő berendezéseket alkalmazunk, a fotonkép annál inkább inkompetens lesz a leírás során, illetve a fotonok száma annál inkább határozatlan lesz. Ha viszont direkt arra megyünk rá, hogy egyedei fotonokat tudjunk detektálni és ehhez ún. fotonszám-sajátállapotokat állítunk elő, akkor a hullám fázisa (tehát hogy hol tart éppen a rezgés a szinuszos terjedés közben) lesz határozatlan, és ez pont a hullámkép egyik lényeges vonását teszi értelmezhetetlenné.

Röviden tehát: igen, az elektromágneses hullámok fotonokból állnak. De lényegében csak akkor, ha így akarok rájuk nézni és így akarom detektálni őket. Mert ha nem, akkor praktikusan nem nagyon van értelme erőltetni ezt a matematikai leírásmódot.

"Akkor ezek szerint pontosan nem lehet tudni csak sejtések vannak."

Ez olyan, mintha azt kérdeznéd, hogy

- Hány méteres a hangom?

- A hangnak nincs hagyományos értelemben vett mérete.

- Akkor ezek szerint pontosan nem lehet tudni csak sejtések vannak.

:))

"a jel elvileg fénysebességgel távozik minden irányba?"

Igen. (Közegtől függően, de mondjuk, hogy igen.)

"az adott jel erősségétől függ hogy az milyen messziről lehet fogni?"

Elég sok mindentől, de attól is. (Terep- és légköri viszonyok, vevő érzékenysége, stb.)

"vagy mivel sosem bomlik le így bármilyen távolságból érzékelhető az?"

Elvileg igen, gyakorlatilag nagyon nem. Például a Föld görbülete miatt bizonyos hullámhosszokon csak adott szűk terület nincs kitakarva. Vagy a felső légkör is visszaver bizonyos hullámhossz tartományt, ami vagy segít a terjedésben, vagy nem. (Attól függően, hogy a felszín a cél vagy az űr.)

"Akkor ezek szerint pontosan nem lehet tudni csak sejtések vannak."

Hogy mit nem lehet tudni pontosan? Elég részletesen leírtam, hogy pontosan mit tudunk, tehát éppenhogy nemcsak sejtéseink vannak, hanem korrekt matematikai modellünk. Sajnos a fotonkép ilyen valószínűségi alapon működik, és az az egyszerű elképzelés, ami a fejedben él az elektromágneses hullámokról, téves. Tehát inkább úgy mondanám, hogy rossz kérdést tettél fel.

Az antennáról kibocsátott jel a sugárzás típusától függ. Pl. egy dipólantenna a tengelyére merőleges síkban sugároz leginkább, és a pólusok felé egyáltalán nem, de amúgy a kisugárzott hullám természetesen minden irányban fénysebességel terjed, igen. Egy parabolaantenna viszont egy nyalábban képes a jeleket sugározni egy adott irány körüli szögtartományban. Hogy milyen messziről lehet fogni egy jelent, az függ a hullám frekvenciájától és a domborzati viszonyoktól, az időjárástól, a terjedési útvonalban elhelyezkedő szóró, elnyelő vagy diffraktáló akadályoktól, a jel kezdeti erősségétől meg a készülék érzékenységétől, amely azt észleli. Akadálytalan terjedés esetén elegendően érzékeny eszközzel elvileg le lehet menni olyan kis értékekig, ahol csak egy-egy fotont észlelünk egyszerre, de ezt már nem igazán lehet jelnek tekinteni. A sugárzási teljesítmény a terjedés során ugyanis egyre nagyobb felületen oszlik el, azaz elegendően nagy távolságban már annyira alacsony lesz az intenziás, hogy nem is tudod a jelet olyan formában értelmezni, mint ahogy kisugároztad (tehát pl. modulált hullámcsomagok formájában).

"Akkor ezek szerint pontosan nem lehet tudni csak sejtések vannak."

semmit nem tudunk pontosan. ellenben kiváló modelljeink vannak, amik képesek nagy pontossággal előrejelezni azt, hogy mi fog történni.

az igaz, hogy elképzelhető, hogy tévedünk. akár mindenben. de ez nem azt jelenti, hogy ja, bocs, nem is úgy van és akkor összedől a toronyház, leesik a repülő és nem működik a számítógép stb. csak legfeljebb nem pont azért működik, mint amiért gondoltuk...

"Akkor még az lenne a kérdésem hogy van egy adó antenna arra adok egy jelet, a jel elvileg fénysebességgel távozik minden irányba?"

fénysebességgel, igen, de az adott közegnek megfelelő fénysebességgel. az irány, az az adó alakjától függ.

"és az adott jel erősségétől függ hogy az milyen messziről lehet fogni? vagy mivel sosem bomlik le így bármilyen távolságból érzékelhető az?"

részben. részben meg attól, hogy miként, mivel kívánjuk fogni. pl. a gravitációs hullámok, amiket most érzékeltek, azokat úgy érzékelték, hogy két nagyjából 4km-es szakasz hosszának a különbsége a proton méretének tízezred részével megváltozott. korábban senki nem hitte volna, hogy ilyesmit meg lehet mérni. de sikerült. megfelelő érzékelővel bármilyen jelet, bármilyen távolságból érzékelni lehet. kérdés, hogy sikerül-e megfelelő érzékelőt építeni az adott erősségű jelhez.

Ezen az ""Akkor ezek szerint pontosan nem lehet tudni csak sejtések vannak"-on én is lehidaltam. xD

Az, hogy nem lehetséges egy "lebutított", de mégis pontos válasz, csak egy bonyolult, de pontos, nem azt jelenti, hogy a "buta" válasznak lennie kell, csak "még nem fedezték fel".

Mikor azt kérdezed "maga a mágneses hullám hogy nézhet ki?", gondolj bele, mit is jelent pontosan az, hogy valami valahogy "kinéz". Azt jelenti, hogy hogy ha a fény visszaverődne erről a bizonyos tárgyról, és a visszavert fény eltalálná a retinádat, akkor egy bizonyos mintát rajzolna rá.

Az viszont értelmetlen, hogy mit látnál, ha a fényről verődne vissza a fény, mert a fény ilyet nem tud.

Értem én, hogy jól jönne valamilyen vizuális segédlet, de csak azt tudom tanácsolni, hogy ha máshogy nem megy, gondolj rá inkább mezőként, a fotonokra pedig "dudorokként" a mezőben. Ez valamivel közelebb van, mint ha különálló testekként képzelnéd őket.

Igazából a valódi választ valóban csak a kvantumelektrodinamika megértése tudná megadni, ott viszont belefutnánk olyasmibe, mint a bizonytalansági elv, és ezeket a valószínűségeket már valóban lehetetlen lenne vizualizálni.