Μέλαν σώμα

 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) δεν ισχύει εδω , τουλάχιστον οχι με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως για τα σωματίδια ύλης(πχ το ηλεκτρόνιο).

Ας πουμε λοιπόν αμέσως οτι η κβαντομηχανική του φωτονίου είναι πράγματι ασυγκριτα δυσκολότερη απο την ΚΜκη του ηλεκτρονίου και γί αυτο ελάχιστα τη συζητούμε οχι μόνο στο πλαίσιο ενός σχολικού μαθήματος αλλα και ενός πανεπιστημιακού επίσης. Διότι το φωτόνιο είναι το σωματίδιο φορέας του ΗΜκού πεδίου και προκύπτει ως αποτέλεσμα της κβάντωσης αυτού του πεδίου. Η θεωρία που προκύπτει απο την κβάντωση αυτή είναι η περίφημη QED( Quantum Electro Dynamics ) και η οικοδόμηση της πήρε περίπου 25 χρόνια μετα την κβαντομηχανική των υλικών σωματιδίων την οποία μαθαίνουμε στο πανεπιστήμιο ή στο Λύκειο.

Ας μην απογοητευόμαστε όμως. Στο στοιχειώδες επίπεδο στο οποίοι κινούμαστε εδω , μια χαλαρή κατανόηση του φωτονίου ως σωματιδιου και κύματος μαζί είναι αρκετη για το είδος των φαινομένων με τα οποία καταπιανόμαστε. Αντιλαμβανόμαστε δλδ το φωτόνιο σαν ένα σωματίδιο με ενέργεια Ε=hf και ορμή p=h/λ το οποίο ομως διατηρει και την κυματική του φύση ταυτόχρονα ως ΗΜκού κύματος. Μονο που αυτό θα πρέπει να ερμηνευτει πιθανοκρατικά δλδ ως κύμα πιθανότητας.(Στην πραγματικότητα αυτό που μόλις είπαμε δεν είναι αυστηρά σωστο. Αν ομως επρόκειτο να πούμε το αυστηρά σωστο μάλλον θα φεύγατε απο...τρόμο για το είδος των μαθηματικών εννοιών που απαιτούνται!!!)

Συμπέρασμα: Η απλοϊκή εικόνα του φωτονίου όπως την παρουσιάζουμε στο βιβλίο μας - μην παραλείποντας να τονίσουμε και τα λεπτα σημεία της - είναι υπεραρκετη για τις ανάγκες ενός σχολικου μαθήματος και δεν συνιστουμε στους συναδέλφους να πελαγοδρομούν πανω σε ζητήματα που ειναι πολυ απαιτητικά για να απαντηθουν με πληρότητα και σαφήνεια. Τούς συνιστώ ομως να διαβάσουν την &2.10 (σ.81) του βιβλίου μου ΚΜκή Λυκείου , με τίτλο: Το φωτεινό κβάντο δεν ''ξέχασε''οτι είναι ταυτόχρονα και ενα ΗΜκό κύμα. Εννοιολογικά ερωτήματα και άλλες απορίες για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.