Почему золото жёлтое?

[Гость Ефим]

Скажите, а как же галогены? к металлам они, конечно, не относятся , но интересно - почему они все бурые?

Как говорят буквари по красителям, грязные цвета (к коим относится и бурый) возникают, когда у вещества нет чётких максимумов поглощения в видимой области спектра, то есть он поглощает где-то как-то, плавно, везде понемногу., где-то больше, где-то меньше, но без чётко выраженных границ.

[AntrazoXrom]

И ближе к красному спектру, как я понял? Интересная мысль...

[Jeffry]

почему они все бурые?

Йод и бром имеют темные цвета, потому что в молекулярном материале присутствует большое количество несвязанных и слабо связанных атомов. Наличие "оборванных связей" объясняет широкий спектр поглощения и, соответственно, цвет.

Но непонятно, как это относится к теме про золото?

[Wergilius]

1.Каков диаметр фотона?

Фотон не имеет массы покоя, а имеет только релятивистский импульс (P=рv)

 

2.При выведении формулы плоской (бесконечной) электромагнитной волны получается уравнение Пуассона. Если волна не будет бесконечной, то она, по идее, расплывётся/рассеется. Почему фотон не рассеивается, а движется как одна частица?

Уравнение Пуассона описывает распространение электромагнитной волны в вакууме. Соответственно, в нем не содержится членов, отечественных за поглощение/рассеяние.

Свет - поток (совокупность большого числа) фотонов. Из этого потока часть фотонов рассеивается (меняет направление - Рэлеевское рассеяние, или еще и энергию - Комптоновское рассеяние), часть фотонов поглощается веществом. Один фотон здесь рассматривать нельзя, т.к. работаю вероятностные законы квантовой механики.

 

Посмотрите "корпускулярно-волновой дуализм", и опыт про дифракцию электронов на щели:

http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter5/section/paragraph4/theory.html

Изменено 10 Ноября, 2011 в 23:31 пользователем Wergilius

[prikol1]

То, что нет массы покоя - это ясно . Но диаметр хоть примерно определить можно?

Насчёт уравнения Пуассона. Трения там конечно нет, но волны от этого не перестали расходиться кругами с уменьшающейся амплитудой. Для того, чтобы описать фотон с помощью уравнений Максвелла, надо вдоль всего пути его движения поставить граничные условия. Например, при излучении ультразвука большим (по сравнению с длиной волны) излучателем получается узкий луч, который тем не менее расходится. Это то же уравнение Пуассона для 2-мерного случая. То есть получается, что единичный фотон нельзя описать с помощью уравнений Максвелла?

[Gall]

Скажите, а как же галогены? к металлам они, конечно, не относятся , но интересно - почему они все бурые?

По той же причине. Цвет любого вещества определяется спектром поглощения, а спектр поглощения - переходы между какими-то там энергетическими уровнями где-то в районе уровня Ферми. У каждого вещества они свои, но вещества с похожими свойствами имеют похожее строение внешних оболочек. Хотя маленькое отличие в строении может привести к большому различию в цвете, тем не менее похожий цвет - не сюрприз.

 

В принципе можно точно рассчитать электронную структуру вещества и понять, что именно там отвечает за цвет. Для этого есть программы, но пользоваться ими очень сложно.

[Gall]

То, что нет массы покоя - это ясно . Но диаметр хоть примерно определить можно?

Не диаметр, а размер. Он примерно такой же, как размер луча света. Может быть до нескольких метров, если от лазера. Фотон, как и любая другая волна, вообще-то занимает все пространство, но в каком-то месте он более сосредоточен ("локализован"). Локализация меняется по ситуации - от размеров атома и до километров. У электрона, кстати, тоже, но "большой" электрон гораздо труднее сделать, чем "большой" фотон.

 

То есть получается, что единичный фотон нельзя описать с помощью уравнений Максвелла?

И да и нет. Уравнения Максвелла - классические. Они правильно описывают структуру волны фотона, ошибаясь лишь в КОЛИЧЕСТВЕ фотонов (его просто нет в решении уравнений). Решение получается правильным с точностью до нормировочного множителя, который как раз и отличает один фотон от миллиона одинаковых фотонов.

[Wergilius]

То, что нет массы покоя - это ясно . Но диаметр хоть примерно определить можно?

Насчёт уравнения Пуассона. Трения там конечно нет, но волны от этого не перестали расходиться кругами с уменьшающейся амплитудой.

В непоглощающей среде амплитуда волны постоянна - это следует из решения волнового уравнения.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%9C%D0%B0%D0%BA%D1%81%D0%B2%D0%B5%D0%BB%D0%BB%D0%B0

 

Для того, чтобы описать фотон с помощью уравнений Максвелла, надо вдоль всего пути его движения поставить граничные условия.

Соответствующие граничные и начальные условия должны присутствовать в постановки задачи для ДУ в частных производных.

 

То есть получается, что единичный фотон нельзя описать с помощью уравнений Максвелла?

Нет, нельзя. Единичный фотон описывается законами квантовой механики.

Большая совокупность фотонов ведет себя как Э/М волна, которая описывается уравнениями Максвелла.

 

Как пример, в ссылке про дифракцию электронов на щели: большая совокупность движущихся электронов ведет себя как волна.

[Jeffry]

То, что нет массы покоя - это ясно

Это-то как раз неочевидно. То есть верно лишь для фотона в вакууме, но для фотона в существенно нелинейной среде - точнее будет обратное. Фотон в этом случае рассматривается как квазичастица, и введение массы покоя иногда для него уточняет описание (например, дисперсии в нелинейных волноводах).

 

Описывает фотон не какое-то одно уравнение Максвелла, а их комбинация, расширенная хотя бы до уравнения Шредингера. А лучше до уравнения Паули (спин есть у фотона).

[-Mike-]

У меня сложилось мнение, что граница радиуса фотона (99% энергии) находится на 3 длины волны, считая от условного центра.

Длина фотона пожалуй до 10 длин волн.

Когда этот сгусток электромагнитной волны захватывает своими границами соседние атомы, то теряет энергию, но, т. к. фотон - самоустойчивая структура, тут же высасывает недостаток от следующих взаимодействий с атомами.

Несколько соседних движущих фотона как правило являются синхронными по частоте, фазе, поэтому в пространстве они друг другу не мешают, энергию от друг друга не тянут. Накладываясь полями друг на друга, они создают типа движущуюся стоячую волну с впадинами и пучностями, действительно очень похожую на "большой фотон", только границы его могут быть разнообразны.

Думаю, кстати, что общепринятое мнение - фронт пучка фотонов имеет одну фазу не верен. Он постоянный, но меняется от условного центра фотонов к краям с периодичностью длины волны.

Изменено 12 Ноября, 2011 в 10:45 пользователем -Mike-