Foton gaz

Photon - cuantic al radiației electromagnetice, se deplasează în viteza luminii în vid și se caracterizează printr-un vector de undă și energia de polarizare în acest set nu include poziția spațială a fotonilor și faza undei. Spre deosebire de fotoni de electroni este imposibil de a introduce un Hermitian coordonatele operatorului, poziția fotonilor devine definit numai la momentul radiației atomilor și în timpul înregistrării detectorului. Nu există operator de fază hermitiană, iar fotonul nu poate fi reprezentat ca undă armonică. Există un operator al numărului de fotoni, o mulțime de fotoni formează un val electromagnetic. Dualitatea particulei de undă se manifestă prin faptul că incertitudinea în numărul de fotoni

și incertitudinea fazei valului

sunt legate prin

Cu cât este mai bine măsurată faza unui val, cu atât este mai puțin numărul de fotoni dintr-un val și viceversa. Într-un plan, monocromatic armonic foton stare de undă are o anumită energie și impuls, coordonata a fotonului și numărul de fotoni în val nu este determinată.

Să considerăm un gaz foton într-o cavitate macroscopică închisă, creată de radiația termică a pereților. Fotonii sunt bosoni, interferența lor "atracție" duce la o deplasare coordonată, starea gazului fotonic este undă electromagnetică.

Fotonul ca un cuantum de radiații corp termice, Planck a introdus în 1900 și ca un cuantum al undelor electromagnetice în efectul fotoelectric, Einstein a introdus în 1905. Numele este din greaca veche.  - "lumină" a fost dată de Lewis în 1926. Momentul p și energia fotonului ε sunt determinate de lungimea λ și de frecvența ω, ν a undelor

unde C este viteza luminii. Rotiți fotonul

. Masa fotonului este zero, se mișcă la viteza luminii. Pentru o astfel de mișcare, teoria relativității admite numai două proiecții ale rotației și vitezei, care corespunde la două tipuri de polarizare a luminii

Foton gaz în cavitate. Radiație electromagnetică este emisă și absorbită de pereții cavității particulelor care migrează de la un nivel de energie la altul, cu ajutorul mișcării termice încărcat și își schimbă fotoni de energie, care sunt purtători fotoni. Mulți fotoni din cavitate formează un gaz fotonic. După emisie și înainte de absorbție, fotonul nu este localizat în spațiu, starea gazului foton este un val electromagnetic. Densitatea stărilor se obține pe baza relației de dispersie

prin utilizarea spațiului de fază. Temperatura pereților cavității se presupune a fi aceeași și constantă, atunci gazul fotonic din cavitate este în echilibru. Numărul mediu de fotoni asociat cu un val este determinat de temperatură și este exprimat prin distribuția lui Bose-Einstein.

Densitatea statelor. A fost arătat mai devreme că într-o unitate de volum în intervalul de frecvență

există un număr de state. adică valuri independente (A.8.9a)

De exemplu, pentru radiații de culoare roșie

μm obținem în unitatea de volum numărul de stări

s / m 3 cu frecvențe în intervalul de unități în apropierea valorii

rad / s.

Potențial chimic. Fotonul nu are o sarcină conservată. Numărul fotonilor variază în funcție de emisia și absorbția de lumină de către particulele încărcate, astfel încât potențialul chimic al unui foton nu poate fi obținut din starea de normalizare a numărului de particule.

Cu echilibrul termodinamic al radiației într-o cavitate cu T și V fix, energia liberă este minimă