Zijn fotonen deeltjes?

[entropy]

Zijn fotonen deeltjes? Of zijn het energie-pakketjes? Kunnen ze een positie hebben? Kunnen ze een positie hebben en een energiewaarde, zoals materie?

[Boormeester]

Fotonen zijn op te vatten als golfpakketjes van EM velden die voldoen aan de vergelijkingen van Maxwell. De golfpakketjes hebben wel een afmeting. Doordat ze een afmeting hebben is het niet mogelijk ze precies te bepalen: ze hebben immers een voor en achterkant. Je zou voor hun positie het midden kunnen nemen maar wanneer detecteer je het midden? Het hangt allemaal af van de meetnauwkeurigheid van de detector. Als die zo nauwkeurig wordt dat die de afmeting van een deeltje bereikt dan kun je de positie niet precies bepalen: je weet immers niet of de voorkant of de achterkant bepaalt wordt en wat nu precies de afmeting van het deeltje is.
Je kunt er wel aan rekenen maar de kwantum mechanica gaat ervan uit dat deeltjes puntdeeltjes zijn en daardoor wordt het moeilijk om de relativiteits theorie in overeenstemming te brengen met de kwantumtheorie.
Spin is een relativistisch effect en wordt gezien als een impuls moment. Relativistisch gezien moet een deeltje een afmeting hebben anders kan er geen relativistisch impulsmoment zijn: immers geldt v=w x r  waarbij r de straal is, w de hoeksnelheid en v de snelheid. Als er geen straal zou zijn, dan is v=0  en kan er geen sprake zijn van een relativistisch effect.

[aadkr]

energie van het foton:

\(E_{foton}=h \cdot f \)

h is de constante van Planck
f is de frequentie van het foton

[entropy]

Ik stel(de) me zo voor dat fotonen kleine energie-ontladinkjes zijn, a.h.w. kleine 'vonkjes' die 'ontstaan' uit een elektromagnetisch veld, dat zo zijn energie kwijt kan. Ik stel(de) me zo voor dat deze ontladinkjes overal kunnen voorkomen in het veld, alleen dat sommige plaatsen (met hogere energie) meer kans hebben om te ontladen dan andere (lagere energie).
 
Ik vraag me al jaren af wat er precies niet klopt aan deze visualisatie van het fenomeen. Als iemand weet wat er niet klopt aan wat ik hier beschrijf, reageer a.u.b.

[Marko]

De interpretatie van Boormeester wordt op zijn zachtst gezegd niet gedeeld door de wetenschappelijke gemeenschap.
 
Fotonen zijn deeltjes, in alles wat een deeltje tot een deeltje maakt: het zijn discrete objecten, je kunt ze tellen, ze kunnen  botsen en daarmee impuls overbrengen. Dat het gedrag van die deeltjes niet kan worden beschreven met de benadering die bijvoorbeeld wel toepasbaar is voor biljartballen doet daar verder niets aan af. Het zijn deeltjes. Deeltjes zonder afmeting (puntdeeltjes) en zonder massa, maar met een impuls. 
 
De positie van een foton is niet bepaald. Dit komt, indirect, omdat fotonen massaloos zijn, niet omdat ze een afmeting zouden hebben. Dat laatste is natuurlijk sowieso een vreemde redenering. Aan een "gewoon" voorwerp met een afmeting kun je probleemloos een positie toekennen, dat is alleen een kwestie van afspreken: je kunt bijvoorbeeld afspreken dat de positie van het massamiddelpunt de positie van het deeltje is. Dat er nog een stuk voor of achter uitsteekt doet er niet toe.
 
De notie dat de nauwkeurigheid van de detector ervoor zorgt dat je de positie niet nauwkeurig kunt bepalen is ook een vreemde. Juist met een minder nauwkeurige meting zou je minder informatie hebben over wat en waar voor- en achterkant zijn, en daarmee minder informatie over je deeltje. Vergeet die opmerking dus maar snel.
 
Wat je ook maar moet vergeten is de opmerking dat fotonen een afmeting moeten hebben omdat ze een spin hebben. Dat is niet zo, en is hier ook al eerder opgemerkt.
 
 

[entropy]

Uit een YouTube video heb ik begrepen dat materie ontstaat uit massaloze deeltjes die interactie met een veld aangaan. Dus fotonen met het EM veld. Omdat massa grofweg energie is, krijgen fotonen zo energie. Of zo.

[toaic]

Op je eerste vraag:
 
Vond ik nog een link :
 
http://www.goeievraag.nl/wetenschap/natuurkunde-scheikunde/vraag/202724/licht-bestaat-fotonen-licht-geeft

[Boormeester]

Ik ben erg benieuwd naar de redenering van Marko dat deeltjes puntdeeltjes zijn? Is daar enig bewijs voor?
Merk op dat zichtbaar licht net zo goed een foton is als een gamma deeltje. Echter een lichtdeeltje wordt door een lens afgebogen maar een gamma foton niet.
Als beide puntdeeltjes zouden zijn dan zou een gamma foton ook afgebogen moeten worden door een lens.

[Boormeester]

Nog een vraag voor Marko: hoe kan in jouw opinie een puntdeeltje een impulsmoment hebben? 

[Marko]

Het antwoord heb je al gehad in het bericht waar ik eerder naar verwees.
 
Anders verwoord: Je moet spin niet verwarren met een klassiek impulsmoment.

[Boormeester]

Maar waaruit volgt nu dat een deeltje dat zogenaamd een punt is een impuls moment kan hebben:
maw: is er een specifieke vergelijking waar speciaal voor die vergelijking geldt dat het voor een puntdeeltje geldt.

Of: is er een vergelijking die speciaal geldt voor een deeltje dat wel een afmeting heeft

[Marko]

Maar waaruit volgt nu dat een deeltje dat zogenaamd een punt is een impuls moment kan hebben:
maw: is er een specifieke vergelijking waar speciaal voor die vergelijking geldt dat het voor een puntdeeltje geldt.

Of: is er een vergelijking die speciaal geldt voor een deeltje dat wel een afmeting heeft

Het antwoord heb je al gehad in het bericht waar ik eerder naar verwees.
 
Anders verwoord: Je moet spin niet verwarren met een klassiek impulsmoment.

 

[Boormeester]

Bedoel je het bericht van Sensor die zegt dat spin simpelweg een oplossing is van de Dirac vergelijking?

[Boormeester]

Marko: ik zit nog even je verwijzing door te lezen, maar ik kom niet verder dan dat er simpelweg gesteld wordt dat een elektron een puntdeeltje is. Er is m.i. geen bewijs voor, behalve dan dat men er tot nu toe niet in geslaagd is de afmeting van een elektron te meten.
Toen ik lang geleden natuurkunde studeerde werd ook al gesteld dat men niet in staat was de afmeting van een elementair deeltje te meten en dat geldt nu ook nog steeds. Het is niet correct om gewoonweg maar te stellen dat een elementair deeltje een puntdeeltje zou zijn. Als je er nuchter over nadenkt dan kan het ook niet anders dan dat een elementair deeltje een afmeting moet hebben. Er zijn genoeg aanwijzingen voor (o.a. spin) en juist het bestaan van relativistische effecten toont dat aan (SRT is immers alleen van toepassing als er sprake is van relatieve snelheden, is er sprake van relativistische impulsmomenten dan moet een deeltje een afmeting hebben. Die aanwijzing kun je niet simpelweg negeren omdat het niet past in je visie).
Waarschijnlijk is dit dan ook de reden dat SRT/ART zo slecht te rijmen is met de kwantum mechanica/golfmechanica.

[Marko]

In dit vakforum is de algemeen geldende theorie de leidraad. Die algemeen geldende theorie is dat fotonen puntdeeltjes zijn. Ik kan daar verder niet zoveel aan veranderen of toevoegen. Als je moeite hebt met het algemeen toegepaste model staat het je vrij om in het TO-gedeelte een alternatief te bediscussiëren. Maar verwar een ander niet door je eigen stokpaardjes als waarheid te presenteren.