Απάντηση:  Υπάρχουν πολλοί τρόποι να απαντήσεις αυτό το ερώτημα αλλά ο πιο ευθύς είναι ο παρακάτω και έχει δύο σκέλη. α) Στη θεμελιώδη κατάσταση το ηλεκτρόνιο του ατόμου  δεν ακτινοβολεί, διότι αν ακτινοβολούσε θα έχανε ενέργεια οπότε θα έπρεπε να πάει σε μια χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση η οποία όμως δεν υπάρχει αφού ήδη βρίσκεται στη χαμηλότερη δυνατή , δηλαδή εχει ''πιάσει πάτο''. β) Οσο για τον μηχανισμό που αναστέλλει τη δυνατότητα ακτινοβολίας είναι τούτος: Οτι το ηλεκτρόνιο δεν εκτελεί πλέον μια τροχιακή κίνηση - οπότε η θεωρία του Μαξγουελ θα το υποχρέωνε να ακτινοβολεί - αλλά περιγράφεται απο ένα νέφος πιθανότητας του οποίου η μορφή παραμένει σταθερή στο χρόνο( στάσιμη κατάσταση) και έτσι καμιά δυνατότητα ακτινοβολίας δεν υφίσταται.( Δέστε σχετική συζήτηση και στο βιβλλιο ΚΜ Λυκείου, σ. 138 )

 Ερώτηση: Αφού το φωτεινό κβάντο είναι αδιαίρετο , γιατί στο φαινόμενο Κόμπτον (ΦΚ) μόνο ένα μέρος απο την ενέργεια του μεταφέρεται στο ηλεκτρόνιο;  Απάντηση: Το αδιαίρετο του φωτεινού κβάντου (ή φωτονίου στη σημερινή γλώσσα) σημαίνει ότι δεν μπορεί να μεταφέρει ενα μέρος απο την ενέργεια του σε ένα άλλο (φορτισμένο) σωματίδιο και να παραμείνει φωτόνιο της ίδιας συχνότητας.. Αν το κάνει θα μετατραπεί σε φωτόνιο μικρότερης συχνότητας δηλαδή σε ένα διαφορετικό φωτόνιο. Και αυτό ακριβώς συμβαίνει στο φαινόμενο Κόμπτον. Το σκεδαζόμενο φωτόνιο εχει διαφορετική (μικρότερη) συχνότητα απο το προσπίπτον και είναι επομένως ένα διαφορετικό φωτόνιο. Ενα φωτόνιο διαφορετικού ''χρώματος''. Βλέπε και ΚΜ Λυκείου, σ. 101.

 Σε πολλές απο τις ομιλίες σε συναδέλφους φυσικούς που έκανα πρόσφατα, δέχτηκα αρκετές ενδιαφέρουσες ερωτήσεις - στο επίπεδο που έχει σημασία για τη δική μας κατανόηση ώστε να αισθανόμαστε ασφαλείς με αυτο που διδάσκουμε- και κάποιες απο αυτές θεωρώ χρήσιμο να μεταφέρω και εδω σε μια σειρά αναρτήσεων αρχίζοντας με την ερώτηση του τίτλου. Να πώ λοιπόν αμέσως οτι το φωτόνιο - ας πούμε σε μια μονοδιάστατη κίνηση- δεν περιγράφεται απο μια κυματοσυνάρτηση ψ(x,t) όπως τα κοινά υλικά σωματίδια ( πχ το ηλεκτρόνιο) η οποία ικανοποιεί την εξίσωση Σρέντιγκερ. Σίγουρα όχι. Το φωτόνιο ''κατάγεται'' απο ενα κλασικό ΗΜκό κύμα και δεν γίνεται να ''ξεχάσει'' τον κλασικό του εαυτό.Επομένως μια πολυ λογική σκέψη είναι οτι η κυματικη φύση του φωτονίου είναι αυτη που ξέραμε και απο την κλασική ΗΜκή θεωρία- ας πουμε ενα επίπεδο ΗΜκό κύμα- μόνο που αυτό το κύμα θα πρέπει να ερμηνευτεί πιθανοκρατικά. Λέμε δλδ οτι η Ψ του φωτονίου είναι ενα κλασικο ΗΜκό κύμα ερμηνευμενο πιθανοκρ...

  Θερμαίνω ένα άδειο μεταλλικό κουτάκι με οπή, όχι σε πολύ υψηλή θερμοκρασία.   Δια γυμνού οφθαλμού βλέπω την οπή μαύρη καθώς το φως από το δωμάτιο που εισέρχεται στο εσωτερικό του κουτιού εγκλωβίζεται και με διαδοχικές ανακλάσεις απορροφάται πλήρως από τα τοιχώματα ώστε να μην απομένει τίποτα για να δω.    Το εσωτερικό του κουτιού λειτουργεί ως ιδανικός απορροφητής ακτινοβολίας.    Όμως, με την αύξηση της θερμοκρασίας του εσωτερικού -λόγω ήπιας θέρμανσης- οι ταλαντώσεις των ατόμων, οι αποδιεγέρσεις των ηλεκτρονίων κλπ παράγουν πλούσιο υπέρυθρο φως μέρος του οποίου βρίσκει διέξοδο στην οπή.   Αυτό το φως το βλέπει μια θερμοκάμερα . Που δείχνει τώρα την μαύρη -στα μάτια μου- οπή ως το πιο φωτεινό/θερμό σημείο του κουτιού. Βέβαια ,δεν είναι θερμότερο το εσωτερικό από το εξωτερικό του κουτιού αλλά έτσι φαίνεται στη θερμοκάμερα. (Γι αυτό , αν κάποιος θέλει να μετρήσει τη θερμοκρασία ενός αντικειμένου καλύτερα να στοχεύει σε σκούρα σημεία).   Εδώ,...

Τα προβλήματα που αντιμετώπιζε η κλασική φυσική με την ακτινοβολία μέλανος σώματος λύθηκαν ως δια μαγείας όταν ο Planck έκανε την (τελείως τρελή) υπόθεση ότι το ενεργειακό φάσμα των ταλαντωτών του ΗΜ πεδίου 1 δεν είναι συνεχές αλλά παίρνει διακριτές τιμές που διαφέρουν μεταξύ τους κατά \(hf\). Ποιος είναι άραγε ο μηχανισμός με τον οποίο η κβάντωση των ενεργειών καταφέρνει να λύσει τα προβλήματα του κλασικού μοντέλου;   Συγκρίνοντας το κλασικό αποτέλεσμα των Rayleigh-Jeans για τη φασματική ένταση \(J\) με τις πειραματικές τιμές βλέπουμε ότι στις χαμηλές συχνότητες η κλασική πρόβλεψη είναι σε πολύ καλή συμφωνία με το πείραμα. Φαίνεται λοιπόν πως η υπόθεση της κλασικής φυσικής ότι κάθε ΗΜ ταλάντωση επιδοτείται με θερμική ενέργεια \(k_B T\) είναι σωστή για ΗΜ ταλαντώσεις μικρής συχνότητας (\(hf < k_B T \)). Για μεγαλύτερες όμως συχνότητες οι πειραματικές τιμές της \(J\) είναι πολύ μικρότερες από την κλασική πρόβλεψη. Είναι λες και η «επιδοματική πολιτική» του κόσμου μας δ...

Η κλασική φυσική δεν αποτυγχάνει απλά να αναπαράγει με ακρίβεια την ακτινοβολία του μέλανος σώματος που μετράμε πειραματικά, αλλά καταλήγει στο τελείως αφύσικο αποτέλεσμα ότι κάθε σώμα γύρω μας θα πρέπει να εκπέμπει ακτινοβολία άπειρης έντασης! Το φιάσκο της κλασικής φυσικής είναι εμφανές στο παρακάτω σχήμα.   Η κλασική πρόβλεψη \(J_{cl} = 2\pi f^2 k_B T/c^2\) των Rayleigh-Jeans συμφωνεί με τις πειραματικές τιμές για μικρές μόνο συχνότητες ενώ σε υψηλότερες συχνότητες όχι απλά διαφωνεί αλλά προβλέπει την «εκτόξευση» της φασματικής έντασης \(J\). Αυτό με τη σειρά του σημαίνει και απειρισμό της συνολικής έντασης \(I\) που εκπέμπει κάθε σώμα γύρω μας. Για να καταλάβουμε που κάνει λάθος η κλασική φυσική θα χρειαστεί να υπολογίσουμε την ενέργεια που αποκτά το ΗΜ πεδίο όταν βρίσκεται σε θερμική επαφή με ένα σώμα θερμοκρασίας \(T\). Ο υπολογισμός αυτός έχει αρκετές ομοιότητες με εκείνον της ενέργειας που αποκτά ένα μονοατομικό αέριο όταν βρίσκ...

Πιστεύω οτι μια χρήσιμη συζήτηση εδω θα ήταν να ανταλλάσαμε απόψεις ως δασκαλοι πάνω στα διδακτικά ζήτηματα που προκύπτουν απο τις αστοχίες του σχολικού βιβλίου πάνω στο ΦΦ. Τη δική μου οπτική για το θέμα θα τη βρείτε στο αρχειο που παρατίθεται( στην αριστερή πλευρα της αρχικής σελίδας)  και ειδικότερα στα σημεία 7, 8 , 9 και 10 (σελίδες 229-232 αντίστοιχα του σχολικού βιβλίου). Απο την πλευρά μου πολυ θα χαιρόμουν να ανοίγαμε εναν γόνιμο διάλογο για τη διδακτική της κβαντομηχανικής στο Λύκειο με επιχειρήματα ένθεν και ένθεν.

 Για να οργανώσουμε λίγο καλύτερα το φόρουμ κρίναμε πως η καλύτερη επιλογη είναι να δημιουργήσουμε τόσες αναρτήσεις όσα τα διδασκόμενα θέματα - δλδ Μέλαν Σώμα, Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, Φαινόμενο Κόμπτον, Κυματοσωματιδιακός Δυισμός , Αρχή της Αβεβαιότητας - και τούτη εδω θα είναι για το μέλαν σώμα. Και την εγκαινιάζω κλείνοντας μια συζήτηση με τον κ. Δημήτρη Βλάχο η οποία αρχισε απο την ανάρτηση ''υποδοχής'' κατα κάποιο τρόπο που ηταν αφιερωμένη στον Μάξ Πλάνκ. Ο ΔΒ λοιπον εξέφρασε ισχυρή αντίρρηση στο κατα πόσον μπορουμε να αποκαλούμε το φωτεινό κβάντο σωματίδιο κ.λπ. Στο βαθμό που μπορουν να συζητηθουν εδω μερικά πολυ τεχνικά ζητήματα η απάντηση μου είναι η εξης. Κατ´ αρχάς σωστα επισημαίνετε κ. ΔΒ οτι για το φωτόνιο- για λόγους διαισθητικά ευνόητους- δεν μπορουμε να ορίσουμε αυστηρά την εννοια της θέσης άρα ούτε και τελεστή θέσης οπότε η παραδοσιακή μαθηματική απόδειξη της αρχής της αβεβαιότητας( η οποία βασίζεται στην μη μεταθετικότητα των τελεστών θέσης και ορμής) δ...