Радиоволна состоит из потока фотонов или из суперпозиции переменных электрических и магнитных полей?
С одной стороны, считается, что радиоволны (электромагнитная волна с длиной волны от 1 мм до 10000 км) состоят из взаимосвязанных переменных электрических и магнитных полей. С другой стороны, считается, что любая электромагнитная волна, в том числе свет, состоит из потока фотонов. Что же происходит на самом деле:
1) электрические и магнитные поля состоят из потока фотонов. Но, как фотоны формируют напряжённость этих полей в каждой точке эл. магнитной волны?
или:
2) фотоны формируются электрическими и магнитными полями. Но, что, тогда, представляют сами эти поля?
Радиодиапазон выбран для большей наглядности из-за больших масштабов длины электромагнитной волны.
На заре радиосвязи не было нужды в квантовом описании радиоволн, но для волн оптического диапазона уже было известно что они состоят дискретных порций энергии, позднее названных фотонами.
Еще позднее была построена квантовая теория электромагнитного поля, которая применима ко всем частотам. Однако в радиодиапазоне энергия кванта очень мала (для 1ГГц около 6*10^-25 Дж что трудно для регистрации). С другой стороны первые квантовые генераторы (мазеры) работали в радиодиапазоне.
Теперь о числах
Средний квадрат напряженности электрического поля равне
числу фотонов в единице объема умноженной на энергию фотона (аш*омега) делённой на 2 и делённой на электростатическую постоянную.
последняя равна 10^7/4пи/c^2. Следует только иметь ввиду что для однофотонных и хаотических полей средняя напряженность поля равна нулю, ненулевая толко среднеквадратичная, для когерентный же полей и средняя напряженность не равна нулю.
Пример: один красный фотон в ящике метр на метр создаёт поле со средним квадратом 4*10^-8 (В/м)^2
А что такое у вас "суперпозиция переменных электрических и магнитных полей"?
Принято считать, что это одно электромагнитное поля. Как часть "общего поля", включающего в себя все взаимодействия -от квантовых до гравитационных. Это любому студенту 1го курса физмата известно.
Очень занимательно!
Жаль только, мало кому здесь интересно..
Да и физики не читают такие статьи! Вот, если бы кто написал, сколько чертей помещается на кончике иглы. Шютка!
Свет и то и другое. Фотоном его называют когда он проявляет корпускулярные свойства. Волнами- когда волновые. Корпускулярно-Волновой дуализм. Это свойство присуще всем элементарным частицам. Не только фотонам. И никто никого не формирует. Это имманентно присущее данному явлению качество. В одних случаях удобно представление про частицу. В других про волну.