关于光子的几个问题单个光子有运动方向吗,如果有怎么确定,是否有实验支持;二:单个光子的运动能用方程来描述吗,是否有实验支

关于光子的几个问题
单个光子有运动方向吗,如果有怎么确定,是否有实验支持;二:单个光子的运动能用方程来描述吗,是否有实验支持,麦克斯韦方程是否适用于单个光子;三:单个光子是否有电场和磁场,如果有,那么按照狭义相对论,光子在一切坐标系中都是以光速C运动,这就是说,当我们考察光子的运动时,所有的坐标系都是平权的,这样我们在所有的坐标系中去考察光子的运动时都应该可以观察到电场和磁场,那么这就与经典电动力学中的结论,即同一电磁场因坐标系不同而有不同的电场和磁场分量矛盾,这个矛盾怎么解决.四:既然电磁场是光子的集合,又按照狭义相对论,光子在一切坐标系中都是以光速C运动,那么经典电动力学的静电场(如果确实存在的话)中的光子也应该以光速在运动,这不就意味着产生静电场的源(电荷)在不断的辐射能量(如果源是正电荷的话)或者吸收能量(如果源是负电荷的话),但根据经典电动力学,静电场是不辐射(或吸收)能量的(即不是辐射场),这个矛盾怎么解决.
eisenhouer 1年前 已收到1个回答 举报

wj2500 春芽

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一:单个光子有运动方向吗,如果有怎么确定,是否有实验支持?
——有,但按不确定性原理,其方向不可能绝对确定,不确定度因实验的不同而不同.比如小孔衍射,单光子总会落到屏上某点,该点到小孔的连线就是此单光子的方向,方向的确定度相当高;但若是单缝衍射,落点到缝上任一点的连线都可能是那个光子的方向,此时的方向确定度就低了.
二:单个光子的运动能用方程来描述吗,是否有实验支持,麦克斯韦方程是否适用于单个光子?
——能,那就是量子电动力学中的方程.但这个描述是概率性的,对于单光子,它只给出光子的各种可能性,对于它到底会怎样没有预言能力.一般只有对于比较大量的同类光子、或单个光子多次在同等条件下的行为,它才能给出精准的预言.量子电动力学是有史以来计算与实验符合得最精确的一门学科.麦克斯韦方程是经典电动力学的核心,它完全不能适用于单光子,它只能对特别大量的光子的集团——电磁场有效.
三:单个光子是否有电场和磁场?
——电磁场是由光子或虚光子的群体构成的,电磁场与光子群是同一种东西的不同名称而已.“单个光子是否有电场和磁场”这个提法本身就是没有意义的,就类似于“个人是否有人民”这个提法.
四:既然电磁场是光子的集合,又按照狭义相对论,光子在一切坐标系中都是以光速C运动,那么经典电动力学的静电场(如果确实存在的话)中的光子也应该以光速在运动,这不就意味着产生静电场的源(电荷)在不断的辐射能量(如果源是正电荷的话)或者吸收能量(如果源是负电荷的话),但根据经典电动力学,静电场是不辐射(或吸收)能量的(即不是辐射场),这个矛盾怎么解决.
——静电场或静磁场是虚光子群,不是实光子群.虚光子不像实光子那样可以永生,它只能生存一小段时间就消失.虚光子的能量越大,其生命越短暂.虚光子由电荷无中生有,又很快消失.这是不确定性原理允许的.电荷没有辐射实光子,它只是不断向真空“借”能量以产生虚光子,又在不确定性原理许可的时间内消灭虚光子,向真空“还”回能量.

1年前

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