Δραστηριότητα – Βλάχος Δημήτρης – Υλικό Φυσικής

Γιάννης Κυριακόπουλος replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες

Γεια σου Δημήτρη.
Χαίρομαι για την επανεμφάνιση.
Στο πρώτο ερώτημα (ίσως είναι ρητορικό εκ μέρους σου) αντιλαμβάνομαι ότι σε μια περιοχή ενίσχυσης η πιθανότητα είναι μεγάλη ενώ σε περιοχή μικρής έντασης η πιθανότητα είναι μικρή.
Ανάλογα βλέπουμε και όταν ηλεκτρόνια περνάνε από δύο σχισμές. Πηγαίνουν στα σημεία μεγάλης πιθανότητας.

Στο τέλος αναφέρεις εκμπομπή εξαιρετικά μικρής συχνότητας. Είναι το κλειδί της ερώτησης; Μήπως υποννοείς ότι πρέπει να μην εστιάζουμε σε κάποια πιθανότητα αλλά στην κλασική άθροιση των δύο πεδίων (Ε=Ε1+Ε2 , Β=Β1+Β2) ;
- Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
  
  Γεια σου Γιάννη. Να είσαι καλά.
  Κανένα ερώτημα δεν είναι ρητορικό. Είναι πιθανά ερωτήματα μαθητή. Τι απαντάμε αν μας ρωτήσει μαθητής τι γίνεται όταν ‘συναντηθούν’ τα φωτόνια (νοούμενα ως σωματίδια) δυο φωτεινών δεσμών που συμβάλουν; Το ίδιο για το ερώτημα: Οι ακτινοβολίες μεγάλου μήκους κύματος (πχ 1km) αποτελούνται από φωτόνια και αν ναι τι μορφή έχουν;
  Η ύπαρξη αυτών των ερωτημάτων σχετίζεται κατά την γνώμη μου με το προβληματικό της παραδοχής ότι τα φωτόνια είναι σωματίδια.
  - Αποστόλης Παπάζογλου replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
    
    Καλησπέρα σε όλους. Δημήτρη στα ερωτήματα αυτά θα απαντούσα ότι η κλασική ηλεκτρομαγνητική θεωρία αρκεί για να περιγράψουμε τι συμβαίνει και δεν χρειαζόμαστε την κβαντική. Αν επέμενε ο μαθητής, θα του έλεγα ότι το φωτόνιο είναι φωτόνιο και δεν του ταιριάζουν τα ονόματα «σωματίδιο» ή «κύμα» και να κάνει υπομονή, μέχρι να μπορεί να μελετήσει την qed.
    - Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
      
      Καλό μεσημέρι σε όλους
      Αποστόλη μπορεί η κλασική ηλεκτροδυναμική να περιγράφει πλήρως την ακτινοβολία με μεγάλο μήκος κύματος. Όμως για την ακτινοβολία αυτή δεν ισχύει και η QED; Δεν αποτελείται από φωτόνια; Τα φωτόνια αυτά τι μορφή έχουν; Μπορούν να θεωρηθούν σωματίδια; Το να πούμε σε έναν έξυπνο μαθητή να περιμένει να μεγαλώσει , να διαβάσει QED για να του λυθούν οι απορίες δεν νομίζω ότι είναι ικανοποιητική απάντησή
      - Αποστόλης Παπάζογλου replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        Καλημέρα Δημήτρη. Οι όροι “κύμα” και “σωματίδιο” χρησιμοποιήθηκαν στο πλαίσιο της κλασικής φυσικής. Στην κβαντική, όπως το αντιλαμβάνομαι, έχουμε παράξενες για τον ανθρώπινο νου οντότητες, οι οποίες δεν υπάγονται στην παραπάνω κατηγοριοποίηση. Θα έλεγα λοιπόν στο μαθητή ότι το φωτόνιο είναι ο φορέας της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης, ότι μεταφέρει ενέργεια με διακριτό τρόπο και ότι όροι όπως “σωματίδιο” ή “κύμα” μπορεί να παραπλανήσουν τη σκέψη, δημιουργώντας αδιέξοδα. Θα του έλεγα επίσης ότι αρκετές φορές η φυσική μας γλώσσα είναι ανεπαρκής στο να περιγράψει απλά τα φαινόμενα και ότι χρειαζόμαστε μια άλλη γλώσσα, αυτή των μαθηματικών. Σε επίπεδο Λυκείου θεωρώ ότι θα ήταν αδύνατον να λυθούν όλες οι απορίες, επομένως η απάντηση αν και μη ικανοποιητική, νομίζω θα ήταν έντιμη.
        
        Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        Αποστόλη σε γενικές γραμμές συμφωνώ. Όμως φοβάμαι ότι οι περισσότεροι διδάσκοντες παρουσιάζουν τα φωτόνια ως σωματίδια με αποτέλεσμα οι μαθητές να σχηματίζουν εικόνες που μπορεί να τους οδηγήσουν σε ερωτήσεις σαν αυτές που ανέφερα.
        
        Αποστόλης Παπάζογλου replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        Εδώ Δημήτρη ίσως μπαίνει το θέμα της επιμόρφωσης, ειδικά όταν πρόκειται για ζόρικα αντίκειμενα. Χωρίς αυτήν και ο δάσκαλος κινδυνεύει να εκτεθεί, αλλά και το κέρδος των μαθητών είναι τελικά μικρό, εκτός αν θεωρούμε ότι η διδασκαλία της Σύγχρονης Φυσικής στη Δευτεροβάθμια εξαντλείται στην επίλυση ασκήσεων.
Χαράλαμπος Κασωτάκης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες

Τα φωτόνια είναι από τη φύση τους εγγενώς σχετικιστικά. Επειδή τα φωτόνια έχουν μηδενική μάζα καμία κυματοσυναρτηση που ορίζεται για ένα φωτόνιο δεν μπορεί να έχει όλες τις ιδιότητες που είναι γνωστές από τις κυματικές συναρτήσεις στη μη σχετικιστική κβαντική μηχανική. Θελει κβαντική ηλεκτροδυναμική. Το φωτόνιο ΔΕΝ αποτελεί έναν σύντομο παλμό ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Τα κύματα Maxwell ενός φωτονίου θα διαθλαστούν, αλλά η ενέργεια των φωτονίων δεν εξαπλώνεται καθώς διαδίδεται, ούτε αυτή η ενέργεια διαιρείται όταν συναντά ένα εμπόδιο. Αντίθετα, το λαμβανόμενο φωτόνιο δρα σαν ένα “σημειακό σωματίδιο” αφού απορροφάται ή εκπέμπεται ως σύνολο από αυθαίρετα μικρά συστήματα, συμπεριλαμβανομένων συστημάτων πολύ μικρότερων από το μήκος κύματός του, όπως ένας ατομικός πυρήνας (≈10 -15m) ή ακόμα και ηλεκτρόνιο. Το φωτόνιο δεν επιβραδύνεται όταν περνά από τα υλικά. Φωτόνια δεν αλληλεπιδρούν το ένα με το άλλο (η έννοια του χρόνου δεν υπάρχει γι αυτά μιa και τρέχουν με c). Δεν υπάρχει διάγραμμα Feynmann με αλληλεπίδραση φωτονίων. ¨Οσο για το …μήκος ενός φωτονίου ή την … τάξη μεγέθπυς του σχετικά με ποιόν παρατηρητή άραγε;
- Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
  
  Νομίζω πως θα έπρεπε να αναγράφεται ότι όλο σχεδόν το σχόλιο αυτό είναι copy – paste από την Wikipedia
  - Χαράλαμπος Κασωτάκης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
    
    Σε αντικείμενα όπως τα ερωτήματα που τέθηκαν που απαιτούν εγκυκλοπαιδικές γνώσεις δίνω στους μαθητές πληροφορίες από οποιαδήποτε εγκυκλοπαίδια Wikipedia ή britanicca και μετά βγαζουν αβίαστα τις απαντήσεις μόνοι τους εκτός από τα δύσκολα αντικείμενα όπως το που οφείλεται π.χ. η επιβράδυνση του φωτός όταν μπαίνει σε υλικό μέσο που ανέφερα που απαιτούν άλλη κατανόηση. Στους μαθητές δίνω άλλο ένα παράδειγμα: Ότι σχέση έχει η θερμοκρασία ή η πίεση που είναι μακροσκοπικά μεγέθη με τα άτομα/μόρια έχει το φως(ως κύμα) με τα φωτόνια. Δεν έχει νόημα να μιλάμε για διαστάσεις/τάξη μεγέθους φωτονίου ή ακόμα και για κόψιμο φωτονίου στη μέση λες και είναι κλασσικό σωματίδιο όπως δεν έχει νόημα να μιλάμε για ζεστό άτομο. Ο κυματοσωματιδυικός δυισμός όπως και η σχετικότητα έχουν πέσει θύμα του ονόματος τους. Και μια αναφορά στο “όλα είναι πεδία” και δεν υπάρχουν σωματίδια με το ιδεολογικό περιεχόμενο του paper που έστειλα δεν είναι άσχημη ως εγκυκλοπαιδική γνώση κβαντικής θεωρίας πεδίου ακόμα και για μαθητές. Πίστεύω ότι και ο Αινστάιν, αν ζούσε λίγο παραπάνω, θα αναθεωρούσε τις απόψεις του για την αβεβεβαιότητα της κβαντικής που τόσο τον προβλημάτισε αν έβλεπε τις τεραστίας ακρίβειας προβλέψεις στις σκεδάσεις που προκύπτουν από τις σύγχρονες κβαντικές θεωρίες πεδίων στις διάφορες μορφές τους και επαληθεύονται πανηγυρικά.
Χαράλαμπος Κασωτάκης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες

Μια εξαιρετική παλιότερη ανάρτηση του Αρη Αλεβίζου

https://docs.google.com/document/d/19cp8q7110UzmTwWwtv3nDwxsxsAWF1B7/edit
Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες

Το φωτονιο ειναι σιγουρα σωματιδιο εξ ορισμου,Το ερωτημα ειναι τι ειναι το φως.Το να διαφωνουν δυο φυσικοι για το αν το φως ειναι κυμα ή σωματιδια ειναι σαν να βλεπουν την σκια απο ενα κυλινδρικο κουτακι μπυρα και μεσω της σκιας να προσπαθουν να καταλαβουν τι σχημα εχει το αντικειμενο. Αν το φως πεφτει κατα μηκος του αξονα,η σκια ειναι κυκλος,Αν στρεψουμε το αντικειμενο η σκια μπορει να γινει ορθογωνιο.Στην πραγματικοτητα το αντικειμενο δεν ειναι ουτε κυκλος ουτε ορθογωνιο,ειναι κατι πιο συνθετο.
Το φως αναλογα με την περιπτωση εμφανιζει και σωματιδιακη και κυματικη συμπεριφορα.Ο Newton ελεγε οτι μια δεσμη φωτος ειναι μια ομαδα σωματιδιων,Ο Einstein ειπε οτι το φως ειναι και σωματιδιο, Ο Huygens ελεγε οτι το φως ειναι κυμα. Ειναι λοιπον λογικο να υποθεσουμε οτι το φως ειναι κατι πιο συνθετο που υπο αλλες συνθηκες μοιαζει με κυμα και υπο αλλες μοιαζει με σωματιδιο.
Το φωτονιο περιθλαται,διαθλαται,ανακλαται,διαχεεται,πολωνεται,αλλα επισης περιεχει καθορισμενη ενεργεια,καθορισμενη ορμη,εχει καθορισμενο σπιν και ειναι ενα Gauge μποζόνιο. Υπαρχουν αλλα ημικλασικα μοντελα τα οποια μπορουν να παρακαμψουν την εννοια του φωτονιου για να ερμηνευσουν την σωματιδιακη συμπεριφορα που εμφανιζει το φως σε καποια πειραματα? Πιθανον.
Αν ενας μαθητης σας ρωτα επιμονα αν το φως ειναι κυμα η σωματιδιο η κατι αλλο στο οποιο δεν μπορειτε να απαντησετε,να του πειτε “δεν ξερω”
Ποιος ειστε κυριε ο κατασκευαστης της φυσης? (Διονύσης Μαρίνος)
https://en.wikipedia.org/wiki/Photon
- Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
  
  Γράφοντας Κωνσταντίνε «Το φωτονιο ειναι σιγουρα σωματιδιο εξ ορισμου» τι εννοείς; Διαθέτεις κάποιον ορισμό για το τι είναι στοιχειώδες σωμάτιο τον οποίον ικανοποιούν τα φωτόνια;
  - Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
    
    Εννοω οτι ενα αμαζο μποζονιο με σπιν 1 φορτιο μηδεν κλπ το ονομασαμε φωτονιο.Το εξ ορισμου παει στην ονομασια του. Αυτο το πραγμα ονομασαμε φωτονιο.Αρα δεν ειναι λογικο να ρωταμε αν το φωτονιο ειναι σωματιδιο.Ειναι εξ ορισμου,Το αν το φως αποτελειται απο τετοια, ειναι αλλη ιστορια.
    - Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
      
      Γιατί ενα αμαζο μποζονιο με σπιν 1 φορτιο μηδεν είναι υποχρεωτικά σωματίδιο; (Δηλαδή μια εντοπισμένη οντότητα για τη οποία ορίζεται κυματοσυνάρτηση)
      - Χαράλαμπος Κασωτάκης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        https://www.researchgate.net/publication/224775736_There_are_no_particles_there_are_only_fields
      - Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        Αυτο λεει το στανταρτ μοντελο. Το κατατασσει στα gauge μποζονια τα οποια ειναι ολα στοιχειωδη σωματιδια. Αν εχετε πιο πετυχημενη θεωρια απο το στανταρτ μοντελο στειλτε την στο Phys Rev Letters για δημοσιευση.Δεν αξιζει να χασουμε αλλο χρονο με αυτο
        
        Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        Κύριε Καβαλλιεράτε την αδυναμία απάντησης επί της ουσίας προσπαθείτε να την καλύψετε με φτηνή ειρωνεία.
        Για όποιον ενδιαφέρεται αντιγράφω από μια παλιά συζήτηση
        Υποθέτουμε ότι μέσα σε κύβο ακμής 1m , που έχει πλήρως ανακλαστικά τοιχώματα , υπάρχει μονοχρωματική ακτινοβολία δηλαδή με ένα κανονικό τρόπο ο οποίος βρίσκεται στην 1η διεγερμένη κατάσταση (ένα φωτόνιο). Επειδή δεν υπάρχει τελεστής θέσης για το φωτόνιο (Newton-Wigner) δεν υπάρχει και κυματοσυνάρτηση. Άρα δεν έχει νόημα να μιλάμε για πιθανότητα εύρεσης του φωτονίου σε μια μικρή περιοχή του χώρου μέσα στον κύβο. Θα πρέπει λοιπόν να δεχτούμε ότι το φωτόνιο απλώνεται σε όλο το χώρο μέσα στον κύβο. Στην περίπτωση αυτή τι σωματιδιακό χαρακτήρα μπορούμε να αποδώσουμε στο φωτόνιο;
        
        Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        Υπαρχουν ενα σωρο βιβλια QFT kαι paper οπου σε δευτερη κβαντωση κατασκευαζονται τελεστες θεσης και κατα συνεπεια κυματοσυναρτησεις ψ(r,t) για τα φωτονια. Εν παση περιπτωσει υπαρχουν πολυ πιο χρησιμες συζητησεις να κανει κανεις με τα παιδια που δινουν πανελληνιες και να αφιερωσει τον χρονο του.απο το να εμπλακει σε ενα debate περι της φυσεως του φωτος το οποιο εχει ξεκινησει απο την εποχη του Newton. Σε ερωτησεις περι της φυσεως του φωτος στο Λυκειο απανταμε οπως στο αρχικο μου σχολιο και τελειωνει η ιστορια.
        
        Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        Διαβάζουμε στο προηγούμενο σχόλιο «Υπαρχουν ενα σωρο βιβλια QFT kαι paper οπου σε δευτερη κβαντωση κατασκευαζονται τελεστες θεσης και κατα συνεπεια κυματοσυναρτησεις ψ(r,t) για τα φωτονια
        Μήπως μπορεί να αναφερθεί ένα μόνο από το …σωρό;
        Χρήσιμο θα ήταν άλλο ένα απόσπασμα από την ίδια παλιά συζήτηση.
        In particular, for the photon, Newton and Wigner found that no position operator or localized state exists that satisfy the symmetry requirements. The view that the photon could not be perfectly localized was held as early as 1930 by Landau and Peierls and in1932 by Pauli. Pauli identified localizability with the existence of a conserved four-vector current, which was considered not to exist for the photon. (…) Wightman provided a mathematically rigorous analysis of localizability in terms of Mackey imprimitive representations of the Euclidean group. Locally inability is analyzed in a region for which the perfect localization of Newton and Wigner’s formulation is considered as a limiting case. Wightman found that the existence of the localizability of a physical system in a region depends only on the transformation law of the system under the Euclidean group; that is, the spatial rotations and translations; It was again found that localization was not possible for a system of zero mass and spin one, the single photon. (J. E. M. lngall Foundations of Physics. Vol. 26. No8. 1996)
        Επίσης από το βιβλίο Garrison , Chiao Quantum Optics, 2008 (σελ. 106)
        Thus the notion of a particle in nonrelativistic quantum mechanics depends on the existence of a physically sensible position operator. Position operators exist in nonrelativistic quantum theory for particles with any spin, and even for the relativistic theory of massive, spin-1/2 particles described by the Dirac equation; but, there is no position operator for the massless, spin-1 objects described by Maxwell equations (Newton and Wigner, 1949) A more general approach would be to ask if there is any operator that would serve to describe the photon as a localizable object. In nonrelativistic quantum mechanics the position operator r has two essential properties. (a) The components commute with one another: [ri , rj] = 0. (b) The operator r transforms as a vector under rotations of the coordinate system. Property (a) is necessary if the components of the position are to be simultaneously measurable,and property (b) would seem to be required for the physical interpretation of r as representing a location in space. Over the years many proposals for a photon position operator have been made, with one of two outcomes: (1) when (a) is satisfied, then (b) is not (Hawton and Baylis, 2001); (2) when (b) is satisfied, then (a) is not (Pryce, 1948). Thus there does not appear to be a physically acceptable photon position operator; consequently, there is no position-space wave function for the photon
        
        Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        https://arxiv.org/pdf/quant-ph/0101011.pdf
        
        Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        Προφανώς δεν προσέχτηκε ότι η εργασία αυτή αναφέρεται στο απόσπασμα που παρέθεσα. Παραθέτω πάλι το σχετικό τμήμα του
        Over the years many proposals for a photon position operator have been made, with one of two outcomes: (1) when (a) is satisfied, then (b) is not (Hawton and Baylis, 2001); (2) when (b) is satisfied, then (a) is not (Pryce, 1948). Thus there does not appear to be a physically acceptable photon position operator; consequently, there is no position-space wave function for the photon
Αρης Αλεβίζος replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες

Έχω πολλές φορές εκφράσει, στο ylikonet, τον προβληματισμό μου για το αν και σε πιο βαθμό μπορεί η λεγόμενη σύγχρονη φυσική (κβαντομηχανική, ειδική σχετικότητα, γενική σχετικότητα) να διδαχθεί στο λύκειο. Αφού μπουν όμως θέλει πάρα πολύ μεγάλη προσοχή στο πως θα διαχειριστεί κανείς τις έννοιες.
Για να μην μακρηγορώ θεωρώ πολύ σημαντικό να κατανοήσουμε και εμείς και να προσπαθήσουμε να δώσουμε και στα παιδιά το εξής βασικό. (Όλα τα αποσπάσματα με μπλε είναι από την παλαιότερη ανάρτησή μου εδώ

Ένα χαρακτηριστικό της Κβαντοµηχανικής είναι ότι µπορεί να κατανοηθεί εφόσον εκφραστεί µε µαθηµατική γλώσσα και χρησιµοποιηθούν σύµβολα στη ϑέση των ϕυσικών µεγεθών.
Κάθε αναλογία με τα κλασσικά φαινόμενα είναι παρακινδυνευμένη και χρειάζεται να τονίζουμε ότι είναι πολύ σχετική.
Για τα φωτόνια.
Τα όντα αυτά που λέγονται φωτόνια και που είναι το φως μας, τα βλέπουμε μόνο με τα Μαθηματικά. Το φως έχει μία και μόνο μία φύση. Είναι πάντα φωτόνια. Μια κβαντική οντότητα. Ας ξεκαθαρίσουμε από την αρχή: τα κβαντικά σωματίδια, δεν είναι ούτε κλασικά κύματα ούτε κλασικά σωματίδια.
Στον μικροσκοπικό κόσμο, τα κβαντικά σωματίδια (οντότητες) είναι τα θεμελιώδη αντικείμενα Με τις σημερινές αντιλήψεις της φυσικής και ειδικά με βάση την κβαντική θεωρία πεδίου τα φωτόνια όπως και τα ηλεκτρόνια είναι στοιχειώδης εκφράσεις του κβαντικού ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, που δεν είναι φτιαγμένες από τίποτα άλλο.
  Ένα μεγάλο πλήθος   φωτονίων (μεγάλη ένταση) μπορούμε να το χειριστούμε μαθηματικά και ως κύμα γιατί οι συναρτήσεις δε χάνουν τη συνέχεια και τη δυνατότητα παραγώγισης σε τέτοιες μικρές ποσότητες όπως ένα φωτόνιο. Η συμπεριφορά του φωτονίου περιγράφεται άριστα από την QED.Αν όμως έχουμε τεράστια πλήθη φωτονίων συμφέρει να χρησιμοποιούμε την CED (κλασσική ηλεκτροδυναμική).Για να αποφασίσουμε αν η κυματική ή η σωματιδιακή περιγραφή είναι καταλληλότερη, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το ακόλουθο κριτήριο. Κάθε φορά που η ύλη και το φως αλληλεπιδρούν, είναι καταλληλότερο να περιγράψουμε την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ως κύμα εάν το μήκος κύματος ικανοποιεί                                  λ>>ђc/kT                 όπου είναι η σταθερά του Boltzmann και είναι η θερμοκρασία του σωματιδίου. Εάν το μήκος κύματος είναι πολύ μικρότερο από την ποσότητα στη δεξιά πλευρά, το η περιγραφή του σωματιδίου είναι η καταλληλότερη. Εάν οι δύο πλευρές είναι της ίδιας τάξης μεγέθους, παίζουν ρόλο και οι δύο περιγραφές.Η συνολική ορμή και η ενέργεια ενός επίπεδου Η/Μ κύματος είναι στην πραγματικότητα κβαντωμένες αφού πάντα είναι ακέραια πολλαπλάσια των ε=ђω και p=ђk αντίστοιχα. Και τούτο διότι το κβάντο της δράσης, η μικρότερη δυνατή αλλαγή, στην φύση συνεπάγεται ότι το φως δεν μπορεί να είναι αυθαίρετα αμυδρό. Υπάρχει ένας ελάχιστος φωτισμός στη φύση. Αυτή η αδιαίρετη μονάδα (πακέτο) ενέργειας είναι που ονομάζουμε φωτόνιο ή κβάντο φωτός.
Στην πραγματικότητα, μπορούμε να ισχυριστούμε ότι οι μόνες (κλασικές) σωματιδιακές πτυχές των φωτονίων είναι η κβαντισμένη ενέργεια, η ορμή και το σπιν τους.

Αν αντί για μήκη κύματος και συχνότητες που παραπέμπουν σε κύματα –είπαμε τα φωτόνια δεν είναι- κατατάσσαμε τα φωτόνια με βάση την ενέργειά τους θα ήταν και πιο κοντά στην πραγματικότητα και δεν θα μπέρδευε τα παιδιά, Π.χ. το ορατό φως αποτελείται από φωτόνια με ενέργειες 1.63 eV έως 3.1 eV.
Απάντηση στο ερώτημα 1.Το 1930, ο Paul Dirac έκανε τη διάσημη δήλωση:Κάθε φωτόνιο συμβάλει μόνο με τον εαυτό του. Η συμβολή μεταξύ δύο διαφορετικών φωτονίων δεν συμβαίνει ποτέ. Και για να είμαστε σαφείς. Δύο διαφορετικές ηλεκτρομαγνητικές δέσμες μπορούν να συμβάλουν, αλλά δύο διαφορετικά φωτόνια όχι. Απάντηση στο ερώτημα 2Οι σχέσεις E=hf    E=pc      p=h/λ       f=pc/λ      c= λfισχύουν ως μια αντιστοιχία ανάμεσα στα μεγέθη ενέργεια και ορμή του φωτονίου και μήκος κύματος και συχνότητα των Η/Μ κυμάτων με βάση αυτά που είπαμε παραπάνω ότι να μεγάλο πλήθος   φωτονίων (μεγάλη ένταση) μπορούμε να το χειριστούμε μαθηματικά και ως κύμα.Ένα φωτόνιο ΔΕΝ έχει μήκος κύματος γιατί δεν έχει νόημα η έκταση σε ένα φωτόνιο, ούτε η συχνότητα έχει νόημα για το φωτόνιο. Π.χ. να φανταζόμαστε το φωτόνιο είναι κυματοπακέτο και μέσα του μεταβάλλονται ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.Μέσα σε ένα φωτόνιο δεν υπάρχει καμιά άλλη οντότητα Το φωτόνιο δεν έχει «μέσα» [Από το βιβλίο του Θρασύβουλου Μαχαίρα, «κλασικές και κβαντικές αρχές αβεβαιότητας», 2022] Απάντηση στο ερώτημα 3 Με μηδενική μάζα ηρεμίας, τρέχοντας συνέχεια με την ταχύτητα του φωτός και κανένα μετρήσιμο ηλεκτρικό φορτίο, λεπτονικό αριθμό 0, βαρυονικό αριθμό 0.Στην πραγματικότητα, πειράματα μπορούν να δώσουν μόνο ένα ανώτερο όριο και για τις δύο ποσότητες. Το σημερινό πειραματικό ανώτατο όριο για τη μάζα (ηρεμίας) ενός φωτονίου είναι 10-54 kg, και για το φορτίο είναι 5⋅10-30 φορές το φορτίο του ηλεκτρονίου.
Από τι είναι φτιαγμένα τα φωτόνια; Όλα τα μέχρι τώρα πειράματα, που έχουν γίνει μέχρι το σημερινό όριο των 10-20m περίπου, δίνουν την ίδια απάντηση: “δεν μπορούμε να βρούμετίποτα”. Αυτό συνάδει τόσο με την εξαφάνιση της μάζας όσο και με την εξαφάνιση του μεγέθους των φωτονίων. Έτσι, αν και τα πειράματα μπορούν να δώσουν μόνο ένα ανώτατο όριο, είναι συνεπές να ισχυριστούμε ότι ένα φωτόνιο έχει μηδενικό μέγεθος.
Στάθης Λεβέτας replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες

Καλησπέρα Δημήτρη,
Προτείνεις να μην διδάσκονται καθόλου τα φωτόνια ως σωματίδια η να μην διδάσκονται καθόλου στο Λύκειο;
- Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
  
  Καλημέρα Στάθη. Για να έχουν νόημα τέτοιες προτάσεις θα πρέπει πρώτα να γίνει κοινά αποδεκτό ότι τα φωτόνια δεν είναι σωματίδια.
  - Στάθης Λεβέτας replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
    
    Καλησπέρα Δημήτρη.
    Νομίζω πως αξίζει να διδαχθούν στοιχεία κβαντικής στο Λύκειο. Θεωρώ διδαχτικά προτιμότερο να γνωρίσουν οι μαθητές ότι το φως περιγράφεται σε κάποια φαινόμενα καλύτερα ως σωματίδιο, παρά οτιδήποτε άλλο. Τα υπόλοιπα και τις οποίες διαφωνίες, αν θέλουν, θα τις μάθουν μετά.
    - Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
      
      Στάθη αν πράγματι τα φωτόνια δεν είναι σωματίδια είναι προτιμότερο να λέμε στα παιδιά κάτι που δεν ισχύει , για λόγους κάποιων διδακτικών σκοπιμοτήτων; Η γνώμη μου είναι ότι για να έχει νόημα η συζήτηση για το αν ή πως πρέπει να διδάξουμε κάτι θα πρέπει να έχουμε συμφωνήσει τι είναι ή τι δεν είναι αυτό το κάτι.
      - Στάθης Λεβέτας replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        Δημήτρη θέλω να ξεκαθαρίσουμε κάτι πριν από οποιαδήποτε συζήτηση: ποιοι είμαστε αυτοί που πρέπει να συμφωνήσουμε για το αν τα φωτόνια πρέπει να αποκαλούνται η όχι σωματίδια;
        
        Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        Η τοποθέτηση μου Στάθη ήταν γενική. Αφορά όσους συμμετέχουν σε μια τέτοια συζήτηση.
        Επίσης πρέπει να σημειώσω ότι το θέμα δεν είναι αν τα φωτόνια πρέπει να αποκαλούνται ή όχι σωματίδια αλλά αν είναι ή όχι σωματίδια
        
        Στάθης Λεβέτας replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        Δηλαδή Δημήτρη αν όλοι οι συμμετέχοντες στην συζήτηση εδώ στο Υλικό, η όπου αλλού, συμφωνήσουμε ότι τα φωτόνια δεν πρέπει να αποκαλούνται σωματίδια, τότε θα πρέπει να αλλάξει ο τρόπος που διδάσκονται σε όλον τον κόσμο;
        Επιμένω στον αποκαλούνται, γιατί με τον όρο σωματίδια δεν εννοεί κανείς φυσικός “μπαλάκια του τένις” (δεν τους αποδίδει δηλαδή ταυτόσημες ιδιότητες).
        Δεν είμαι ειδικός περί φωτονίων ή περί QED, αλλά αυτού του είδους οι ερωτήσεις και ειδικότερα οι απαντήσεις για την φύση του φωτός, αφορούν ερευνητές και τα αντίστοιχα περιοδικά που δημοσιεύεται η έρευνα αιχμής στην φυσική.
        Εμείς μόνον σχόλια μπορούμε να κάνουμε…
        
        Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
        
        Καλημέρα σε όλους
        Στάθη προφανώς διαφωνούμε
        Δεν έχει νόημα να επαναλάβουμε εκείνη την παλιά συζήτηση όπου ο ένας θα παραθέτει τα ίδια επιχειρήματα και ο άλλος θα αντιπαραθέτει ότι δεν τον ενοχλεί να αποκαλεί τα φωτόνια σωματίδια ή ότι άκουγε στα συνέδρια να αποκαλούν τα φωτόνια σωματίδια.
Ανδρέας Ριζόπουλος replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες

Καλημέρα Δημήτρη. Μήπως μπορείς να μας δώσεις έναν ορισμό του φωτονίου, ώστε να τον πούμε στους μαθητές και εμείς οι υπόλοιποι απλοί καθηγητές, που διδάσκουμε ότι είναι σωματίδια; Στη συζήτηση απάντησαν με σαφήνεια ο Αποστόλης, ο Χαράλαμπος, ο Κωνσταντίνος, ο Στάθης, ο Άρης.
Λοιπόν τι είναι φωτόνιο; Περιμένουμε τον σωστό ορισμό για τη Γ΄Λυκείου, γιατί καλώς ή κακώς είναι και θα είναι στην ύλη πλέον.
- Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
  
  Καλό μεσημέρι σε όλους
  Νόμιζα πως είναι προφανές ότι η ανάρτηση αυτή δεν απευθύνεται σε μαθητές και μάλιστα μαθητές που προετοιμάζονται για τις πανελλαδικές.
  Αν Ανδρέα βρήκες ότι στη συζήτηση απάντησαν με σαφήνεια ο Χαράλαμπος, ο Κωνσταντίνος, ο Στάθης, ο Άρης γιατί δεν ανατρέχεις σε όσα έγραψαν για να λύσεις τις απορίες σου; Στο μεταξύ καλό θα ήταν να διευκρινίσεις αυτό το «εμείς οι υπόλοιποι απλοί καθηγητές»
  Οι απόψεις μου για τα φωτόνια (που δεν είναι δικές μου αλλά αποτέλεσμα μιας βιβλιογραφικής ανασκόπησης) βρίσκονται στον σύνδεσμο εδώ.
Γιάννης Κυριακόπουλος replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες

Γεια σου Δημήτρη.
Η παραπομπή της ανάρτησης δεν ανοίγει.
Έχεις το κείμενο να επικολληθεί εδώ;
- Διονύσης Μάργαρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
  
  Γιάννη, διόρθωσα τον σύνδεσμο και ανοίγει το αρχείο.
- Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
  
  Γιάννη και Διονύση καλησπέρα. Ευχαριστώ για την παρέμβαση.
Ανδρέας Ριζόπουλος replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες

Όχι Δημήτρη. Σε σένα θα ανατρέξω για να λυθούν οι απορίες μου. Δική σου είναι η ανάρτηση. Και εφόσον σε αυτήν αναφέρεις πιθανές ερωτήσεις μαθητών, αφορά και αυτούς, άρα οφείλεις να δώσεις απλές απαντήσεις για αυτούς εσύ και όχι οι σχολιαστές.
Για πρώτη φορά μπήκε η Κβαντική Φυσική στα Λύκεια. Είμαι ένας απλός καθηγητής, αφού χωρίς να ερωτηθώ από κανέναν κλήθηκα να διδάξω το φωτόνιο το 2023, μια έννοια που άκουσα τελευταία φορά το 1983 στο Πανεπιστήμιο Πατρών. Μια εποχή που η μόνη μας πηγή ήταν η βιβλιοθήκη του Πανεπιστημίου και οι σημειώσεις των καθηγητών.
Πέρα από προσωπική μελέτη, που ο καθένας μας έκανε κατά το δοκούν, η μόνη επιμόρφωση ήταν από τους κυρίους Τραχανά, Τερζή, Καραδάμογλου και τους εξαιρετικούς φίλους εδώ στο Υλικό.
Μας έδωσαν με χίλιους τρόπους μια κατεύθυνση. Να διδάξουμε την Κβαντική ΑΠΛΑ. Μέχρι και βράχους για μεγάλες συχνότητες ή αλεύρι για μικρές μας είπε ο Τραχανάς να χρησιμοποιήσουμε ως παραδείγματα.
Ζήτησα από εσένα, που έκανες αυτή την ανάρτηση, έναν ορισμό του φωτονίου, που μπορούμε να πούμε στα παιδιά. Δεν νομίζω να είναι απάντηση ένας σύνδεσμος με ένα κατεβατό θεωρίες και τετρασέλιδη συζήτηση, που έγινε πριν 3 χρόνια. Θα το έλεγα ΑΠΑΞΙΩΣΗ του συναδέλφου.
Στην παρούσα ανάρτηση έβαλες ένα αγγλικό κείμενο με μαθηματικά για τελειόφοιτους.
Έκανες και κάποιες ερωτήσεις:

1) Τι γίνεται όταν δυο φωτεινές δέσμες συμβάλουν; Στις περιοχές απόσβεσης τα φωτόνια αλληλοκαταστρέφονται και στις περιοχές ενίσχυσης γεννιούνται καινούργια παραβιάζοντας την διατήρηση της ενέργειας;
2) Αν τα φωτόνια είναι σωματίδια θα πρέπει να υπακούουν στην αρχή της αβεβαιότητας. Ένα φωτόνιο μονοχρωματικής ακτινοβολίας έχει καθορισμένη ορμή p=h/λ άρα μηδενική αβεβαιότητα ορμής. Τότε όμως δεν πρέπει να έχει άπειρη αβεβαιότητα θέσης; Είναι αυτό συμβατό με σωματιδιακό χαρακτήρα του φωτονίου;
3) Ποια είναι η τάξη μεγέθους ενός φωτονίου; (πχ ενός ‘μπλε’ φωτονίου αλλά και ενός φωτονίου ακτινοβολίας με λ=10km)

Απλός Καθηγητής = περιμένει απλές απαντήσεις να πει στα παιδιά που τον ρώτησαν.
Μήπως μπορείς να μας τις δώσεις;
Γιατί στη συζήτηση που ακολούθησε είδα να βάζεις στους συναδέλφους και άλλες ερωτήσεις
Στο Γιάννη: Τι απαντάμε αν μας ρωτήσει μαθητής τι γίνεται όταν ‘συναντηθούν’ τα φωτόνια (νοούμενα ως σωματίδια) δυο φωτεινών δεσμών που συμβάλουν; Το ίδιο για το ερώτημα: Οι ακτινοβολίες μεγάλου μήκους κύματος (πχ 1km) αποτελούνται από φωτόνια και αν ναι τι μορφή έχουν;
Στον Αποστόλη:
Όμως για την ακτινοβολία αυτή δεν ισχύει και η QED; Δεν αποτελείται από φωτόνια; Τα φωτόνια αυτά τι μορφή έχουν; Μπορούν να θεωρηθούν σωματίδια;
Στον Κωνστατίνο:
Διαθέτεις κάποιον ορισμό για το τι είναι στοιχειώδες σωμάτιο τον οποίον ικανοποιούν τα φωτόνια;

Περιμένω να μάθω όχι τι δεν είναι, αλλά τι είναι τα φωτόνια για έναν μαθητή Λυκείου.
- Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
  
  Ανδρέα προτείνω να ξαναδείς τα σχόλια σου ως προς το ύφος τους και μετά να ξαναδιαβάσεις το κείμενο της ανάρτησης ως προς το νόημα των ερωτήσεων που ανέφερα.(εγώ δεν θα ήθελα να αντιμετωπίσω τέτοιες ερωτήσεις από μαθητές)
  Στο κείμενο μου ‘Περί φωτονίων’ (που ευγενικά χαρακτήρισες κατεβατό θεωριών) υπάρχει παράγραφος με τίτλο Τι είναι όμως τα φωτόνια;
  - Ανδρέας Ριζόπουλος replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
    
    Εντάξει Δημήτρη. Ευχαριστώ για την απάντηση. Στις ερωτήσεις των μαθητών, θα δώσω το κείμενό σου Περί Φωτονίων.
    - Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 3 έτη, 3 μήνες
      
      Είναι προφανές Ανδρέα ότι έχασες το χρόνο σου με μια ανάρτηση που δεν σε αφορούσε.

Διονύσης Μάργαρης replied πριν από 5 έτη, 6 μήνες

Καλημέρα Δημήτρη.
Σε ευχαριστούμε για την άσκηση, που δεν θα την έλεγα και … εύκολη 🙂
Πρόδρομος Κορκίζογλου replied πριν από 5 έτη, 6 μήνες

Καλημέρα Δημήτρη και συγχαρητήρια για την ωραία άσκησή σου. Συμφωνώ με τον Διονύση, οι μαθητές δεν είναι εξοικειωμένοι με τέτοιου είδους ασκήσεις, δυστυχώς!
Όμως και η απλή ανάγνωσή της από ένα υποψήφιο, διευρύνει το πεδίο γνώσεών του, καθώς και την κατανόηση της σύνθετης κίνησης στερεού!
Το σχόλιό σου για το ότι γίνεται μια απλή άσκηση, αν πάρουμε ως στιγμιαίο άξονα περιστροφής το Ο’ , συμμετρικό του Ο ως προς το C , είναι όλα τα λεφτά!!
Να είσαι πάντα καλά και να είσαι πιο τακτικός, φυσικά αν το επιθυμείς, εδώ στο ylikonet.gr , έχεις πολλά να μας πεις, συμφοιτητή μας!!
Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 5 έτη, 6 μήνες

Καλημέρα παλιοί συμφοιτητές μου. Ευχαριστώ για τα σχόλια σας (Διονύση και για την επιμέλεια της ανάρτησης)
Διονύση απλή την χαρακτήρισα όχι εύκολη.
Πρόδρομε δεν βλέπω γιατί να μην εξοικειωθούν οι μαθητές και με τέτοιες ασκήσεις. Στην λύση δεν χρησιμοποιείται κάτι στα Μαθηματικά που δεν γνωρίζουν από την προηγούμενη τάξη. Επιπλέον νομίσω ότι η διάταξη της άσκησης είναι από τα πιο προφανή πραγματικά παραδείγματα σύνθετης κίνησης μετά την κύλιση.
- Πρόδρομος Κορκίζογλου replied πριν από 5 έτη, 6 μήνες
  
  Δημήτρη την άσκηση αυτή ή παρόμοιές της, την κάνω στους μαθητές μου, αλλά επειδή συνήθως προηγούνται τα φροντιστήρια, τη βλέπουν ..παράξενα!
  Δεν συνηθίζεται είπα, δυστυχώς, γιατί δεν είναι εξοικειωμένοι! Βλέπε και τα βοηθήματα, δεν έχουν τέτοια άσκηση! Μάλλον τη θεωρούν ..εκτός ύλης(;;), ή ότι δεν έχει πιθανότητα να τεθεί σε Πανελλήνιες εξετάσεις.
  Για μένα το Δ θέμα ή κάποιο από τα Β, θα έπρεπε να έχει κάτι, όχι τετριμμένο, αλλά κάτι ,που για να απαντηθεί, πρέπει ο υποψήφιος να κάνει παραγωγή σκέψης!
  Έτσι θα ξεχώριζε η ήρα από το στάρι!
  Δεν θα ήταν η Έκθεση που θα καθόριζε την εισαγωγή ενός υποψηφίου σε υψηλόβαθμες σχολές.
  Θα επαναλάβω αυτό που έγραψα παραπάνω, σε θέλουμε στην παρέα του υλικονετ πιο τακτικό!
  Το διαδικτυακό ”καφενείο” μας, το υλικονετ, είναι σαν το καφενείο στη Σόλωνος, απέναντι από το Φυσικείο, ή και εκτός του, στα σκαλοπάτια του Μ.Α.Μ.Φ.
  Να είσαι καλά και να βρεθούμε και δια ζώσης!
  - Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 5 έτη, 6 μήνες
    
    Να είσαι καλά Πρόδρομε. Υπάρχει ο κοινός φίλος , οπότε..
Γιάννης Κυριακόπουλος replied πριν από 5 έτη, 6 μήνες

Δημήτρη είναι εξαιρετική άσκηση.
Θα γράψω μια γεωμετρική λύση σύντομα.
Γιάννης Κυριακόπουλος replied πριν από 5 έτη, 6 μήνες

Μία άλλη λύση:
https://i.ibb.co/V99tVqv/Screenshot-1.jpg
- Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 5 έτη, 6 μήνες
  
  Καλησπέρα Γιάννη. Μπράβο για την λύση σου. Καλύτερη απ’ τη δική μου. Πολύ έξυπνη η εκμετάλλευση της φ=θ.
  Ακόμα πιο ενδιαφέρουσα για την κίνηση αυτή είναι η δυναμική της. Πριν κάποια χρόνια που είχα ασχοληθεί προέκυπτε , αν θυμάμαι καλά , ότι σε κάποια (πλάγια) θέση της ράβδου χάνεται η επαφή του Α με τον τοίχο.
  - Γιάννης Κυριακόπουλος replied πριν από 5 έτη, 6 μήνες
    
    Καλησπέρα Δημήτρη.
    Θυμάμαι και εγώ πως κάποια στιγμή αίρεται η επαφή με τον τοίχο.
Διονύσης Μάργαρης replied πριν από 5 έτη, 6 μήνες

Καλησπέρα Δημήτρη και Γιάννη.
Πράγματι η ράβδος χάνει την επαφή με τον τοίχο και έχει αναδειχθεί σε αρκετές αναρτήσεις.
Μια, ίσως η πληρέστερη, είναι του Ντίνου Σαράμπαλη:

Μια βαθύτερη ματιά στη “σκάλα που γλιστρά”
- Βλάχος Δημήτρης replied πριν από 5 έτη, 6 μήνες
  
  Καλησπέρα. Διονύση νόμιζα πως δεν υπάρχει κάτι στο ylikonet για την κίνηση αυτή και μου φαινόταν περίεργο γιατί είναι προφανής. Τελικά υπήρχε και μάλιστα λεπτομερής μελέτη της πιο δύσκολης πλευράς της της δυναμικής.
  - Γιάννης Κυριακόπουλος replied πριν από 5 έτη, 6 μήνες
    
    Ούτε εγώ την είχα δει. Γράφτηκε Ιούλιο.

@dimitrisb