Luce sul fotone

From: Ceres <ceres_at_virgilio.it>
Date: Tue, 20 Jan 2004 22:54:21 GMT

Per un po' ho seguito l'accesa discussione sulla realt� fisica e la
descrizione matematica del fotone. voglio provare, con la massima umilt�
e accettando qualsiasi critica purch� costruttiva, a chiarire la questione.
Mi sembra si sia creata confusione e sovrapposizione fra la probabilit�
di emissione del fotone e la descrizione della sua propagazione.
La probabilit� esponenziale decrescente che � pi� volte stata citata
riguarda la probabilit� che ad un dato tempo un elettrone decada dal suo
stato eccitato emettendo un fotone. Questa probabilit� non �
direttamente responsabile della "forma" successiva del fotone. i.e. al
passare del tempo � sempre pi� probabile che il fotone sia gi� stato
emesso :)
Ma allora che forma ho un fotone che si propaga nello spazio? qui ci
sono delle precisazioni da fare: Cos'� il fotone? Seguo qui le
indicazioni del Loudon, "Quantum theory of light". Il fotone � ben
definito nella teoria del corpo nero, dove si intende come l'eccitazione
elementare di ogni singolo modo elettromagnetico. In questo caso il
fotone � totalmente delocalizzato! Il nome fotone � poi stato esteso
anche alla propagazione della perturbazione em nei sistemi aperti. Vale
le pena leggere un articolo di W.E. Lamb: "Anti-photon", Appl. Phys. B
60, 70-84 (1995), dove si dice "the word [photon] should be used only
under licence by properly qualified people"! Si hanno quindi diverse
visioni del fotone nello spazio libero. Propriamente si dovrebbe parlare
di fotone solo al momento della rivelazione, quando il singolo quanto
d'energia interagisce con la materia. La cos� detta forma del pacchetto
d'onda associata al singolo fotone si riferisce in relata a
distribuzioni di probabilit� rilevabili attraverso esperimenti di
interferenza. La forma di questi pacchetti dipende da come interagiscono
i vari modi elettromagnetici, comprende quindi effetti di generazione,
di filtraggio e di propagazione (fibre, cristalli...). La distribuzione
gaussiana lungo la direzione di propagazione � solo una di quella
possibili, pu� essere una buona approssimazione per le distribuzioni
simmetriche. Naturalmente c'� anche una distribuzione trasversale, e
anche questa dipende molto dalla propagazione ottica del fotone...
Personalmente ho riscontrato spesso una forma del tipo sinc^2 in
esperimenti di interferenza spaziale con singolo fotone.
Spero di essere stato chiaro, aspetto commenti e precisazioni!
^CereS^
Received on Tue Jan 20 2004 - 23:54:21 CET