En ole tajunnut miten valolla voi olla aallonpituus. Valohan on fotoneja. Miten fotonihiukkasella voi olla jokin aallonpituus? Mitä se aallonpituus siis KÄYTÄNNÖSSÄ tarkoittaa?
Ja sama sähköllä. Miten samalla määrällä sähköä voi olla erilainen jännite? Onko se sähkö jotenkin erilaista? Elektronejahan se pelkästään on? Mitä käytännössä tarkoittaa jännitä sähköllä?
Selittäkää kansantajuisesti
fotoni
8
1237
Vastaukset
- jjk
Niin, jo lukiossa opetetaan, tai ainakin sanoilla mainitaan valon allto-hiukkas-dualismista. Eli valo käyttäytyy ilmiöstä riippuen kuin aaltoliike, tai hiukkanen.
Mutta jos mennään syvemmälle pohdintaan niin voisi pari sanaa sanoa. Eli muista, että fysiikan teoriat ovat aina vain ihmisen luomia malleja. Ne eivät välttämättä kuvaa aina juuri sitä eksaktia luonnon iliötä, mutta auttaa meitä laskemaan ja ennustamaan ja tietyllä tapaa "ymmärtämään" luontoa.
Ja sitten jos tarkemmin vielä katsotaan kysymystä, niin asiahan ei rajoitu kaikkeen, vaan kaikilla, valoakin enemmän hiukkasiksi kuviteltavilla, kappaleilla on aallonpituus. Sinullakin on kävellessäsi tietty aallonpituus, joka muuttuu kun nopeutesi, tai massasi muuttuu. Ihan totta, ainakin fysiiian mielessä. Tässä meidän kokoluokan maailmassa sillä ei ole käytännön merkitystä, koska nuo kappaleiden aalto-ominaisuudet tulevat vallalle vasta aivan atomimaailmassa.
Muista, että se kadulla vastaan tuleva ihminenkin on vain fotonien välittämä ja niiden avulla sinun aivojesi muokkaama kuva jostain ihmiseksi niemämästäsi materiasta. Ihmisen mieli ei ole mikään maailman, tai fysiikan mitta. Se, että tuntuu hullulta ajatella ihmisen aallonpituutta ei tarkoita, että sillä ei sitä olisi. Tai se, että fysiikka sanoo että sillä on, ei tarkoita, että se välttämättä kulkee sik-sak-aaltokuviota. Se on vain malli.
Mitä se käytännössä tarkoittaa: Juuri vain sitä, että kappale käyttäytyy lukiostakin tutun aaltoliikeopin mukaisesti sen omaavan aallonpituuden kautta. Siis valo aiheuttaa hilan läpi kulkiessaan diffraktiokuvion, aivan kuten elektronitkin. Ja teoriassa ihmisetkin oikealla nopeudella kulkiessaan ;) Siis käytännössä se lopulta tarkoittaa ilmiöiden synnyn periaatteita. Anteeksi, mutte en minä oikein paremminkaan osaa selittää. Koittakoon joku muu.
Ja sähköllä on joku potentiaali, eli jännite. Jos "sama määrä" sähköä tarkoittaa esim. akussa samaa määrää varattuja hiukkasia, voi analogiaa hakea vaikkapa samasta määrästä tennispalloja. Korkeammalla olevilla palloilla on enempi pontentiaalienergiaa=eri "jännite".
Noh, tämä oli nyt tämmöinen aamutuotos. Korjatkaa ja selventäkää fiksummat. - palikka
Noh,
En ole koulutukseltani fyysikko, joten tämä vastaus ei nyt välttämättä kaikkia teoreetikkoja miellytä.
En tiedä minkä ikäinen olet, mutta jo lukiossa käsiteltiin valon duaalisuutta (olisko se sitten kaksinaisuutta suomeksi;). Eli valolla on hiukkasluonne ja aaltoluonne.Tai siis näillä kahdella mallilla pyritään selittämään ilmiön luonnetta.
Kokeellisesti voidaan havaita tämä seuraavasti:
Valo on aaltoliikettä. Sen osoittaa valon taipuminen eli diffraktio. (Googleta Huygensin periaate).
Valolla on myös hiukkasluonne. Se siroaa, kun se osuu johonkin pintaan. SIronnassa ympäröivät atomit absorboivat fotonin, jonka ne lähettävät (emittoivat) välittömästi. Tällä tavalla valonsäteet (fotonit) kulkeutuvat sellaisiinkin paikkoihin, mihin valo ei klassisen aaltoliiketeorian mukaan kulkeutuisi.
Kaveri nimeltä Louis de Broglie on askarrellut näiden juttujen kanssa enemmänkin. Oli kuulemma ihan terävä kaveri. Tämä valon dualismi on semmoinen juttu, että se on kahvipöytäkeskusteluksi hiukan vaikea. Varsinkin se "miksi?" osa...
Seuraava sähköjuttu on hiukan helpompi selittää ns. kansantajuisesti. Jännite ei sinänsä ole elektronin ominaisuus, vaan se on ympäristön vaikutusta. Jännite on sama kuin potentiaaliero.
Jossain on siis tietty potentiaalitaso ja toisaalla taas toisenlainen. Näiden välille syntyy potentiaaliero eli jännite.
Tämä voidaan mukavan analogisesti siirtää makromaailmaan. Klassinen esimerkki on vesiputous. Yläjouksun ja alajouksun välillä on potentiaali(energia)ero. Näin siis virta (vesi tai sähkö) virtaa jännitteen (potentiaalieron) turvin. Elektronit ovat elektroneja, mutta niillä toisilla on enempi "potkua". Ajattele vesiputousen korkeutta suhteessa pisaran energiaan. (joo ilmanvastusta ei oteta huomioon;)
Ok?
Elektronitykin, jolla kiihdytetään elektroneja "keinotekoisesti" esim. kuvaputkissa. voi selvittää itselleen esim. painepesurin avulla :) - Polarization
Kyse on siitä, että osa valon käyttäytymisestä on kuvattavissa aaltoliikkeen avulla, osa hiukkasten (fotonien) avulla. Aaltoliike tulee näkyviin esimerkiksi diffraktiossa kun taas fotonit aina liittyvät vuorovaikutuksiin.
Perimmäinen ongelma on se, että joudumme käyttämään näitä kahta tyystin erilaista kuvausta, koska meillä ei tällä hetkellä ole parempaa kuvausta keksittynä. - mixu
Ota esille fysiikankirja ja etsi käsiisi aineaallonpituutta koskevat kappaleet -hiukkasjoukko käyttäytyy yllättävällä tavalla... ;)
- sähköhomma
selitetään usein kansantajuisesti vesijohtovertauksella joka on mielestäni hyvä.
Vesihän on vain vesimolekyylejä kuten sähkö elektroneja.
Sähköjännitettä(Voltti) vastaa veden paine(kiloa/cm2).
Sähkövirtaa(Amppeeri) vastaa veden virtausmäärä(litraa/sek).
Tehoa molemmat yhdessä eli mitä kovemmalla paineella virtaa enemmän vettä sitä enemmän tehoa.
Juuri siksi voimalaitoksella pyritään suureen putouskorkeuteen(paine) ja suureen vesimäärään(virtaus).
Sähköllä ihan sama juttu
teho(wattia) = jännite(volttia) kertaa virta(amppeeria). - tarkentaja
Valon aaltohiukkasdualismi johtuu siitä että käsitteet allto ja hiukkanen ovat keksitty maan päälliseen elämään eikä mikromaailmaan. Eli siksi näiden käsitteiden valossa (ainakin vielä) näyttää siltä että kvanttiobjekteilla on molempia ominaisuuksia tilanteesta riippuen.
Nämä käsitteet synnyttävät jopa fyysikoiden keskuudessa väärinymmärryksiä varsinkin kaikki kokeellisen puolen heput eivät aina tiedä sitä ettei objektien aaltofunktiolla ole mitään tekemistä aallon kanssa, parempi nimi onkin ominaisfunktio jota teoreetikot käyttävät.- end of story
Aaltohiukkasdualismista puhuminen nykyään on hieman harhaanjohtavaa. On totta että valo (ja hiukkaset) käyttäytyy joskus kuin aallot ja joskus kuin hiukkaset. Ennen kvanttimekaniikkaa tarvittiin molempia kuvaustapoja kun ei ollut parempaa.
Nykyäänhän ei ole enää mitään ristiriitaa. Valo koostuu fotoneista, "valohiukkasista." Valohiukkasten aaltomekaaninen käyttäytyminen aiheutaa sen miksi valo näyttää jossain tilanteissa käyttäytyvän kuin aalto. Nämä aaltoilmiöitä ei havaita yksittäisillä fotoneilla vaan vasta lukemattomien fotonien käyttäytymisessä. Tässä voisi ajatella seuraavanlaista analogiaa (joka ei ole täydellinen). Vesimolekyylit eivät ole aaltoja eivätkä varsinaisesti käyttäydy yksinään aallon tavoin, mutta ne yhdessä muodostavat aallon.
"Aaltomekaaninen käyttäytyminen" ei tarkoita sitä että valo olisi aalto tai että tämä liittyisi mitenkään sellaisiis aaltoihin kuin esim. veden aallot. Aaltomekaniikassa ns. aaltofunktiot kuvaavat fotonien tai hiukkasten tiloja. Se miksi näitä funktioita sanotaan aaltofunktioiksi, on se, että matemaattisesti ne ovat ns. aaltofunktioita, vaikka niillä ei varsinaisesti aaltojen kanssa ole juurikaan tekemistä. Se että hiukkasia kuvataan aallon näköisillä funktioilla ei tee hiukkasista aaltoja. Malli ja kohde ovat eri asioita, niinkuin joku jo taisikin täsmentää. - tarkentaja
end of story kirjoitti:
Aaltohiukkasdualismista puhuminen nykyään on hieman harhaanjohtavaa. On totta että valo (ja hiukkaset) käyttäytyy joskus kuin aallot ja joskus kuin hiukkaset. Ennen kvanttimekaniikkaa tarvittiin molempia kuvaustapoja kun ei ollut parempaa.
Nykyäänhän ei ole enää mitään ristiriitaa. Valo koostuu fotoneista, "valohiukkasista." Valohiukkasten aaltomekaaninen käyttäytyminen aiheutaa sen miksi valo näyttää jossain tilanteissa käyttäytyvän kuin aalto. Nämä aaltoilmiöitä ei havaita yksittäisillä fotoneilla vaan vasta lukemattomien fotonien käyttäytymisessä. Tässä voisi ajatella seuraavanlaista analogiaa (joka ei ole täydellinen). Vesimolekyylit eivät ole aaltoja eivätkä varsinaisesti käyttäydy yksinään aallon tavoin, mutta ne yhdessä muodostavat aallon.
"Aaltomekaaninen käyttäytyminen" ei tarkoita sitä että valo olisi aalto tai että tämä liittyisi mitenkään sellaisiis aaltoihin kuin esim. veden aallot. Aaltomekaniikassa ns. aaltofunktiot kuvaavat fotonien tai hiukkasten tiloja. Se miksi näitä funktioita sanotaan aaltofunktioiksi, on se, että matemaattisesti ne ovat ns. aaltofunktioita, vaikka niillä ei varsinaisesti aaltojen kanssa ole juurikaan tekemistä. Se että hiukkasia kuvataan aallon näköisillä funktioilla ei tee hiukkasista aaltoja. Malli ja kohde ovat eri asioita, niinkuin joku jo taisikin täsmentää.Olet näköjän lukenut jonkun kööpenhaminan tulkinnan kannattajan maallikoille suunnatun kirjan.
Dualismi ongelma on valitettvasti vielä nykypäivää, ilmeisesti tarjosit selitykseksi kööpenhaminan tulkintaa, jota ennen kannatettiin laajalti mutta nykyään tilanne on muuttumassa ja voi olla että seuraavan vuosikymmenen kuluessa se kokee lopullisen tuhonsa tai uuden nousun. Kööpenhaminan tulkinta ei miellytä kaikkia sillä se näyttää siltä kuin ongelma lakaistaisiin maton alle, ja sitähän se onkin, mutta aikanaan Bohrin sana oli laki. Bohr oli muutoin rauhallinen ja ymmärtäväinen ihminen paitsi kun keskustelu siirtyi kvanttimekaniikan tulkintaan, niin silloin hän muuttui fanaattiseksi, mutta hänkin oli ihminen niinkuin tiedemiehet muutiukin jota kaikki eivät ymmärrä.
Keväällä 2005 maailman johtavat kvanttimekaniikan tutkijat kokotuuntuivat (en muista minne, mutta ehkä joko saksaan tai itävaltaan) pohtimaan juuri kvanttimekaniikan tulkintaongelmaa joka on muuta kuin selvä asia.
Totta on se että nykyään ei kvanttiobjekteja, kuten fotonia tai alkeishiukkasia, ajatella aaltona eikä hiukkasena vaan kvanttiobjekteina, jotka taas luokitellaan sen mukaan miten ne käyttäytyvät avaruusajan muunnoksissa.
En oikein ymmärtänyt vesimolekyylianalogiaa, sillä mielestäni siinä ei ole mitään analogiaa kvanttimekaniikkaan. Kvanttimekaniikassa ei ole mitään aaltoja, on vain todennäköisyyksiä ja todennäköisyysfunktiot sattuvat yksinkertaisimmissa tapauksissa sin-funktioita, esim. yksinäinen hiukkanen laatikossa. Ja alkuaikojen kvanttimekaniikan eli alkeiskvanttimekaniikan väärin tulkinnoista, esim. de broglie: tulkitaan hiukkanen laatikossa oikeana aaltona.
Aaltohiukkasdualismi ongelma tulee silloin kun esimerkiksi tehdään kaksoisrako koe molekyyleillä tai fulleereilla (Anton Zeilinger).
Miten silloin on asian laita, kummasta raosta makroskooppinen kappale todellisuudessa menee, vai mitä siinä oikein tapahtuu?
Alain Aspectin ryhmä on myöskin kvanttikokeiden pioneeri, mm. epr-kokeet.
Mutta yleensä oppilaat ottavat (ainakin aluksi) professorinsa tulkinnan, eli voi minunkin kööpenhaminan vastustus vielä vanhana jääränä muuttua vaikka kannatukseksi.
Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
Oletko kertonut jo muille tunteistasi?
Ystävillesi esimerkiksi? Minä en ole vielä kertonut kenellekään tästä meidän jutusta.733674Kesä, kesä!
Veikkaan, ettet juuri nyt ikävöi minua, ehket enää koskaan? Näkemättömyys on laimentanut tunteet, ja katselet iloisena k92001Miksi sanotaan että Suomella on suuri armeija, tykistö jne.
Asioita tarkemmin seuranneet tietävät että tuolla Ukrainassa palaa kuukaudessa sen verran mitä Suomella on kokonaisuudes2261333- 1341220
- 1011084
- 1091065
Miksi nuori ottaa hatkat? Rajut seuraukset: seksuaalinen hyväksikäyttö, väkivalta, huumeet...
Lastensuojelu on kriisissä ja nuorten ongelmat kasvussa Suomessa. Hatkaaminen tarkoittaa nuoren luvatta poistumista omil701020Shokki! Suuri seikkailu -kisassa todellinen jättiyllätys - Tämä muutos järkyttää varmasti monia!
No nyt on kyllä aikamoinen ylläri, peli todellakin kovenee…! Lue lisää: https://www.suomi24.fi/viihde/shokki-suuri-seik6975- 60974
- 35886