Re: ci riprovo...sui fotorivelatori

From: Elio Fabri <elio.fabri_at_tiscali.it>
Date: Mon, 13 May 2013 21:43:38 +0200

Marco ha scritto:
> Non ho conoscenze di MQ. Il presupposto, spero non troppo sbagliato,
> da cui parto, � che la luce proveniente da una sorgente come il sole
> sia composta da un certo numero, finito, di "tipi" di fotoni (dove per
> fotoni dello stesso "tipo" intendo fotoni emessi a seguito della
> medesima eccitazione). Ogni "tipo" di fotone ha una sua energia (e,
> quindi, frequenza) indeterminata, ma con una ben precisa distribuzione
> di probabilit� delle possibili frequenze.
S�, pi� o meno ci siamo.
Magari per una ragione diversa da quella che sembri proporre.

Per es. se pensi alla luce emessa da un tubo al neon (intendo un /vero/
tubo al neon, non un tubo fluorescente) hai una situazione diversa: l�
i fotoni emessi hanno ciascuno energia piuttosto ben definita, e ce ne
sono di diversi tipi solo in relazione alle diverse righe spettrali.
Invece in una stella come il Sole i fotoni nascono da processi
diversi: nell'interno della massa della stella, dove la temperatura �
cos� alta che non ci sono atomi, e forse neppure ioni, ma un plasma di
nuclei ed elettroni, assai denso.
Poi quei fotoni si propagano verso l'esterno, subiscono diverse
interazioni, ma solo negli strati superficiali incontrano veri e prori
atomi (o ioni di piccola carica): qui possono venire assorbiti solo a
certe frequenze, ed � per questo che nelle stelle si vedono righe *di
assorbimento*, non di emissione (salvo casi speciali).

> Non saprei dire di pi� su questa "banda spettrale" in reiferimento
> a ciascun fotone, credo solo di aver capito che � una
> indeterminazione intrinseca
Giusto.

> e che solo nel momento in cui il fotone attraversa un prisma,
> incontra un reticolo di diffrazione o un fotorivelatore, o un filtro,
> ecc., "assume" una certa frequenza come previsto dalla citata
> distribuzione di probabilit�.
Meno giusto: la cosa � un po' pi� complicata...

> In tal modo, il fotone solare deviato dal prisma verso il rosso,
> avr�, emergendo dallo stesso, una frequeza pi� determinata e,
> quindi, una banda di energia molto pi� ristretta di quello originario
> (principio del monocromatore, no?).
La cosa � diversa. Prendi un singolo fotone di quelli che hai detto
prima: che hano energia non determinata.
Un prisma o un reticolo *non �* uno strumento di misura nel senso
della m.q.: non fa "precipitare" il fotone in uno stato di data
energia.
Quello che fa � una cosa diversa: modifica lo stato del fotone in uno
nel quale esiste una *correlazione* fra la direzione e l'energia (uno
stato "intrecciato", "entangled").
Pertanto *solo* quando il fotone colpisce un rivelatore, che ne fa una
*vera* misura di posizione, ne consegue anche una misura di energia.

Sulla seconda domanda non ti so rispondere.
So che esistono i /bolometri/, che idealmente dovrebbero avere
rendimento (io dico cos�, non "efficienza", che non � una corretta
traduzione di "efficiency") pari al 100%.
Naturalmente anticipo l'obiezione: come facciamo a sapere che � cos�?
Immagino che esista una via d'uscita, perch� � ovvio che lo stesso
problema che hai tu sar� venuto fin dall'inizio ai primi
sperimentatori.
Per� non conosco una *vera* risposta.

Soviet_Mario ha scritto:
> Che l'emissione non abbia tempo nullo credo che sia intuitivo, quel
> che viene affermato � che ha durata corrispondente alla transizione
> atomica da eccitato a diseccitato, e che � un evento progressivo e
> non puntiforme
Non credo che un secolo fa fosse cos� intuitivo...
Per es. credo che Einstein la pensasse diversamente :)

cometa_luminosa ha scritto:
> Ma il sole non e' una sorgente che emette solo in strette righe,
> emette anche in bande continue, quindi il numero di fotoni che dici e'
> infinito (non numerabile :-) )
No, di certo non � infinito: in un dato tempo (un secondo, un anno)
l'energia emessa � finita, e per ofrza � finito anche il numero di
fotoni.
O vorresti pensare che ciascun fotone abbia un'energia infintiesima?
:-)

> Questo che dici non e' vero per una sorgente come il sole perche' la
> distribuzione di probabilita'
> ...
C'� ben altro, come ho detto sopra.
Gli effetti di allargmento che dici li vedi sulle righe di
*assorbimento*, non di emissione.

> L'indeterminazione intrinseca ce l'hai quando, ad es., un atomo
> singolo, isolato da altri e da campi elettromagnetici, emette fotoni
> in seguito ad una precisa diseccitazione.
?
Leggi sopra...

> No. La assume nel momento in cui lo riveli (se il prisma o il reticolo
> non lo assorbono, ovviamente) e quindi dei tre dispositivi che hai
> detto, solo nell'ultimo, il fotorivelatore.
Forse stai dicendo la stessa cosa che h scirtto sopra, ma non ne sono
sicuro...

> No. Il singolo fotone ha un'energia precisa solo quando lo riveli.
'Nzomma...
Il rivelatore misura la posizione, non l'energia.
Ne ricavi anche una misura di energia grazie all'intreccio.

> userei un corpo nero: dallo spettro teorico di corpo nero e dalla
> legge di Stefan-Boltzmann posso calcolare con precisione qual'e' la
> potenza emessa da una certa superficie in un determinato intervallo di
> lunghezze d'onda e quindi il numero di fotoni per unita' di tempo in
> quell'intervallo (arbitrariamente piccolo). La superficie emittente
> (es area del foro circolare con cui la cavita' comunica con l'esterno)
> la puoi misurare con buona precisione.
L'idea � buona, ma ci sono delle difficolt�.

Intanto quella che ti serve non � la legge di Stefan-Boltzmann, che �
integrale, ma la legge di Planck.
Infatti alla fine dell'800 Lummer e altri usarono questo metodo
proprio per determianre la legge sperimentale della distribuzione
spetrale: il che significa che avevano gi� dei rivelatori tarati.

Poi l'uso del corpo nero � pratico solo nell'infrarosso, per ragioni di
temperature raggiungibili.
Per avere emissione significativa nel visibile ci vogliono qualcosa
come 3000 K, e dove me lo trovi il materiale che le sopporta?
--
Elio Fabri
Received on Mon May 13 2013 - 21:43:38 CEST