סיקור מקיף

מושגי יסוד בפיזיקה קוונטית: דואליות גל-חלקיק

מידי שבוע נעמיק ברעיון פיזיקאלי המוכר בספרות הפופולארית ונגשר בין מה שמוצג בתקשורת לבין מה שהמדע באמת קובע. הפעם נפתח בדואליות גל-חלקיק, מושג חמקמק שלעיתים מעלה יותר שאלות מתשובות, אך למען האמת כבר מזמן לא מדאיג את המדענים.

גל קוונטי. המחשה: depositphotos.com
גל קוונטי. המחשה: depositphotos.com

עד תחילת המאה ה-20, פיזיקאים האמינו שעולם בנוי מחלקיקים. מבחינתם, חלקיקים הם גופים אלמנטריים שלא ניתנים לחלוקה ומהווים את אבני הבניין של החומר ביקום. כדי שאותם חלקיקים ינועו במרחב הם חייבים להיטען אנרגטית. החלקיקים יכולים להגדיל את המאגר האנרגטי שלהם דרך משיכה כבידתית, קרני אור, או ישירות משדות חשמליים ומגנטיים. משיכה כבידתית או חשמלית נובעת מכוח יסודי בטבע אבל לגבי האור? באותן שנים, הקהילה המדעית הכירה באור כאובייקט גלי. פיזיקאים הגדירו את הגל כתופעה המסיעה אנרגיה בתווך פיזי ולכן האור בהכרח מסיע אנרגיה במרחב. לא צריכים להיות פיזיקאים כדי להכיר בעובדה שהאור מסיע אנרגיה, חום השמש מספיק כדי להבין זאת. לאורך השנים ההגדרה הגלית התרחבה בעיקר לאחר שפיזיקאים הפנימו שהאור לא זקוק לתווך כדי לנוע – האור למעשה נוצר כגל בשדה החשמלי והמגנטי, כלומר הוא בסך הכול ביטוי שונה לכוח האלקטרומגנטי. יחד עם זאת העובדה שהאור מתנהג כגל מעניקה לו יכולות מיוחדות – הוא יכול להתפזר, להישבר, להתאבך והמוזר מכולם, הוא יכול לעבור דרך קירות.

חלקיק או גל?

התפיסה הגלית של האור התערערה במאה העשרים בזכות כמה תגליות, הראשונה מבניהן פורסמה בשנת 1905 על ידי אלברט איינשטיין במאמר שהסביר את האפקט הפוטואלקטרי. הרעיון הגאוני שעמד מאחוריו הוא דווקא דיי מיושן. להבדיל מהתפיסה המקובלת במאה ה-20, ניוטון האמין שהאור מורכב מזרם חלקיקים. איינשטיין הלביש על האפקט הפוטואלקטרי את הרעיון השנוי במחלוקת ופרסם מאמר שזיכה אותו בפרס נובל. באפקט זה, אור יכול לקרוע אלקטרונים מפיסה מתכתית ולעורר זרם שניתן למדידה. המפתיע הוא שבניגוד לתפיסה הגלית, עוצמת הזרם מושפעת מתדר האור. תצפית זו עומדת בניגוד לרעיון הקלאסי שהאנרגיה פרופורציונלית אך ורק לבהיקות האור. באפקט הפוטואלקטרי אלקטרונים מתחילים להשתחרר רק מעל תדר קריטי. מעל תדר זה, ככל שהאור "כחול יותר" האלקטרונים החופשיים יותר אנרגטיים והזרם החשמלי גדל (במקביל יותר אלקטרונים משתחררים בהסתברות גבוהה יותר). משום שהזרם גדל באופן משמעותי עם שינוי התדר, איינשטיין הבין שמבנה האור שגוי והחלק החסר בפאזל הוא בתהליך המיקרוסקופי המתחולל בין האור לאלקטרון. כדי שהאלקטרון ישתחרר מהמתכת הוא זקוק לאנרגיה הגדולה מהכוח שקושר אותו לחומר. אם האור הוא גל, זה רק עניין של זמן עד שהאלקטרון ישתחרר. אם האור בנוי מחלקיקים, האלקטרון, בהסתברות הגדולה ביותר, יבלע מנה אחת של אנרגיה בכל פעם שהוא בא במגע עם חלקיקי האור (או במשם המקובל – פוטונים. כמה מנות אפשריות אבל בסבירות מאוד מאוד נמוכה). אם מנת האנרגיה לא מספיקה לשחרור, האור יתפזר במקום להיבלע. ההסבר לכך שצבע האור משפיע על הזרם החשמלי הוא משום שצבעים כחולים יותר (כלומר לכיוון הכחול בספקטרום) אנרגתיים יותר – מנת האנרגיה של הפוטון פרופורציונלית לתדר אותו הוא נושא. ככל שהאור כחול יותר הוא מגדיל את הזרם כי האנרגיה שנבלעת על ידי האלקטרון גדולה יותר. במקביל, עוצמת ההארה משחררת יותר פוטונים ומגדילה את כמות האלקטרונים שמתנתקים מהמתכת (בהנחה שהאנרגיה גדולה מספיק לשחרר את האלקטרון). שני התהליכים מגדילים את הזרם אבל תדר הסף נובע מהתכונה החלקיקית של האור והחומר. אם אתם מרגישים מבולבלים מהנטייה לחשוב לפעמים על האור כחלקיק ולפעמים כגל אתם לא לבד. זו התמצית של דואליות הגל-חלקיק. אם רק הקשר לאנרגיה מפריע לכם, המושג "תדר" לא משנה ממש, העיקר שישנה דרך לסווג אנרגטית את האור.

החומר מקבל תכונות גליות

התצפית השנייה הגיע בעקבות הפיזיקאי דה ברולי שהרחיב את עיקרון הדואליות לחלקיקי החומר וייחס להם תכונות גליות. אם האנרגיה של חלקיק האור תלויה בתדר הקלאסי, אולי האנרגיה של חלקיקי החומר מכתיבה תדר אופייני, או אורך גל מסוים? עיקרון דה ברולי מגדיר לפיזיקאים את הגבול האנרגטי שממנו החומר מתנהג כגל, או במילים אחרות מתי תורת הקוונטים חייבת להילקח בחשבון. היא אף מסבירה מדוע גופים גדולים לא מתנהגים כגלים. ככל שגופים מאסיביים יותר, אורך הגל קטן יותר. למשל, אורך הגל האופייני של אדם ממוצע הוא פחות או יותר שקול לעשר בחזקת מינוס שלושים וארבע מטר, כלומר מאה מיליארדית המיליארדית המיליארדית של מיליארדית המטר, קטן לאין שיעור. כדי שתופעות גליות יתגלו בטבע, אורך הגל האופייני צריך להיות פחות או יותר בסדר גודל של המערכת הפיזיקאלית. אם הוא קטן יותר, תכונות גליות לא משנות ואפשר להתייחס לגוף כאל אובייקט מרחבי. עיקרון דה ברולי אינו רק רעיון דמיוני של מדען מפוזר, אלא רעיון שאושש שוב ושוב בניסויי פיזור אלקטרונים וחלקיקים כבדים יותר. בניסויים אלו מדענים מראים שהאלקטרונים הנעים אל עבר חריצים מזעריים יוצרים תבנית התאבכות בדומה לגלי אור.

הפרשנות המודרנית לדואליות

אז האם האור הוא גל או חלקיק? האם חלקיקים מתנהגים לעיתים כגלים ולהיפך? התפתחותה של מכניקת הקוונטים העמיקה את הבנתנו במבנים הבסיסיים של הטבע והסירה את הבלבול. נתחיל עם עיקרון דה ברולי – עיקרון זה מרמז על גודל אופייני שכונה "אורך גל". על אף הפיתוי, צריך להיזהר מלהניח שחלקיקי החומר מתנהגים כגלים רק משום שאנחנו יכולים לחשב אורך גל בדומה לאור. התמונה התבהרה כשרדינגר הראה שאורך הגל האופייני שייך ל"גל מתמטי". במונחים אלו, גל הוא לא יותר מפיתרון מחזורי למשוואה דיפרנציאלית (המכילה נגזרות). הגל המתמטי הוא למעשה פונקציה המשערכת את ההסתברות של החלקיק להימצא בכל נקודה במרחב. אם כך, התשובה המקובלת לדואליות שהספרות המדעית הפופולארית אוהבת לצטט היא זו ששרדינגר או הייזנברג הנחילו לפיזיקאים – האור והחומר הם חלקיקים שתנועתם במרחב מוכתבת על ידי גל המלווה אותם (הגל לעיתים מכונה פונקצית הגל של החלקיק). הגל אינו גודל פיזיקאלי מדיד אבל כן מושפע מהסביבה. בכל נקודה במרחב לגל גובה מסוים שגודלו מכתיב את ההסתברות של החלקיק להימצא באזור זה. תשובה זו לא מספקת מהמון מובנים, גם מתמטיים וגם פיזיקאליים. התשובה האמיתית נוסחה עם הופעתה של תורת שדות קוונטית ומוסברת בספרות המדעית המודרנית – אבני היסוד בטבע אינם חלקיקים, או גלים, אלא שדות של גבם נוצרים גלים. לגלים אלו תכונות חלקיקיות בסקאלות אנרגיה נמוכות, אך בסקאלות אנרגיה גדולות יש לקחת בחשבון תיקונים הנובעים מהתורה הקוונטית של השדות בטבע. האיחוד בין חלקיקי החומר וחלקיקי הכוח לשפה מתמטית אחידה (תורת השדות הקוונטית) נחשב כפתרון מספק לפרדוקס הדואליות ולכן גם רבים מהספרים במכניקת הקוונטים כמעט ולא מקדישים פרקים לדואליות זו.

בכל שבוע אקדיש כתבה לרעיון או למושג שגור בפיזיקה מודרנית. אם יש לכם הצעות או בקשות לפינה זו אתם מוזמנים לפנות אליי בכתובת המייל: [email protected]

עוד בנושא באתר הידען:

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

16 תגובות

  1. או במשם המקובל – או בשמם המקובל
    אנרגתיים יותר – אנרגטיים יותר
    התמונה התבהרה כשרדינגר – התמונה התבהרה כששרדינגר
    אלא שדות של גבם נוצרים גלים – אלא שדות שעל גבם נוצרים גלים (כנראה)

  2. האור הוא לא חומר
    וגל הוא לא משהו,גל זה משהו שמשהו עושה
    ואגב גם אלקטרון ופוטון הם חלקיקים תיאורטים בלבד
    בקיצור איינשטיין היה סתם דביל מוערך יתר על המידה
    הוא מעולם לא המציא כלום ולא רשם אף לא פטנט אחד בחייו.
    תרומתו לאנושות היא תיאוריה שגם אחרי 100 שנה לא הוכיחו כי אי אפשר.
    כל הפרופסורים האלה מטומטמים כי הם חושבים שאור הוא חומר ,או יותר נכון הם לא חושבים בכלל הם רק מגרגרים את החירטוטים שבספר.

  3. להבנתי, אנו יכולים לדעת את אורך הגל של פוטון בכל דיוק רצוי ולכן גם את התנע שלו.

    לכן על פי עקרון אי הוודאות, איננו יכולים לדעת כלל את מיקום הפוטון באף רמת דיוק, למרות שאנו יודעים בדיוק את המיקום של ct.

    נעבור לשזירה. אם יש לנו בחדר שני אלקטרונים השזורים בשזירה מלאה, ואחד מהם נמדד בשעה 2 והשני ב4, האם נוכל לאמר שלפני מדידת הראשון ב2 לא היה לו מצב קוואנטי (ספין לדוגמה) והמדידה היא שקבעה את מצבו? לעומת זאת השני שנמדד ב4 חייב לקבל את המצב ההפוך שאותו אנו יודעים זמן רב לפני המדידה? לכן נוכל לאמר שמדידת הראשון קבעה את מצבו הקוואנטי של השני, אך לא להיפך.

    נאמר שיש לנו שתי חלליות החולפות זו על פני זו ובכל אחת מהן חלקיק השזור עם חלקיק בחללית השניה. ברגע החליפה השעונים בחלליות מראים 0. בראשונה מודדים את החלקיק ב3 על פי שעונה, ובשניה ב5.

    האם הספינים יהיו הפוכים בחלקיקים?

    הנוכל לאמר שהמדידה בראשונה ב3 קבעה את מצב המדידה בשניה ב5 אך לא להיפך?

  4. לשפירא –

    השדה הקוונטי שמתאר את השדות האלקטרומנטיים A יכול להמצא בכל קונפיגורציה שתבחר בהסתברות מסוימת לפי פיינמן, אבל ההתפשטות הגלית של השדה המדיד E (החשמלי) לא יכולה להימצא מחוץ לקונוס האור (גל חשמלי\מגנטי שקול לאור). אפשר לחשוב על זה כשם שהמסלולים של A מאלצים את האובייקט E להתאפס מחוץ לקונוס האור.
    לגבי האי וודאות – תזכר איך הגדרנו מדידה של אור: אנחנו צריכים לבלוע אותו קודם כדי לאתר אותו. ברגע שהוא נבלע אין ממש משמעות למהירות שלו (וגם למיקום למען האמת) כי הוא כבר לא קיים יותר. בפועל אנחנו טוענים שהפוטון "שם" כשהוא כבר לא שם יותר, אבל לפני חלקיק שניה הוא היה בסביבה. כדי לאתר את התפשטות האור כל מה שנצטרך למדוד הוא את הבדל הזמנים בין הרגע בו הפוטון יצא לבין הרגע שהוא פגש את החלקיק. בלי קשר, קלאסית או קוונטית, תמיד תימדד אי וודאות מסוימת, אין מה לעשות, אף פעם לא נוכל למדוד משהו בדיוק אין סופי.

  5. מה שמפריע לי בתאור הפוטון הנמצא במרחק ct מהמקור הוא שלפוטון יש אורך גל מסויים במערכת ייחוס ספציפית ולכן גם תנע מסויים.

    עיקרון אי הוודאות אינו מאפשר שלעצם קוואנטי יהיו גם תנע וגם מיקום מוגדרים, בין אם אנו מודדים אותם או לא.

  6. תודה נועם.

    פיינמן ב QED אומר שעצם קוואנטי, פוטון או אלקטרון, נע בכל המסלולים האפשריים וצריך לסכם את האינטגרל של כולם. בדרך הקצרה מהמקור למרקע האלקטרון או הפוטון מבקר גם באנדרומדה.

    אני מבין מתשובתך שלצרכי מדידה, אלומת אור מתנהגת באופן קלאסי, ולא נוכל למדוד שום הפרעה מחוץ לקונוס האור הקלאסי. אף מדידה לא תיתן לנו תוצאה במרחק הגבוה מct.

    אגב, בד״א אתה מתכוון לדא עקא?

  7. לשפירא,

    אם אני מבין את השאלות שלך אפשר לנסח את כולן בשאלה אחת – האם האור יכול להמדד גם מחוץ לקונוס האור שלו? או בכל נקודה אחרת שאינה נקבעת על ידי ct. צריך להיזהר בין פרשנויות ששומעים על מכניקת הקוונטים לבין אלו שבאמת מתארים את הטבע, בעיקר את הטבע היחסותי כמו האור. לפי תורת השדות הקוונטית, הגדלים היסודיים הם בטבע הם שדות. שדות הם אובייקטים לא לוקאליים ויכולים להתפתח בזמן גם באופן לא לוקאלי, אבל בסופו של דבר אנחנו רוצים למדוד פוטונים – כדי לעשות זאת אנחנו צריכים למדוד שדות חשמליים ומגנטיים במרחב, ולא את השדה הקוונטי המכונה A שיוצר אותן. חישובים קוונטים מראים שאם ננסה לחשב את ההסתברות של שדה חשמלי שהחל את דרכו בנקודה C וסיים בנקודה D, הגודל יהיה שונה מאפס רק אם המדידות מתבצעות בתוך קונוס האור. שום קוזאליות לא נשברת והמערכת הקוונטית מתנהגת כראוי.
    ד"א העובדה שהפוטון או כל חלקיק אחר יכול להמצא באופן אפקטיבי בכמה מקומות במרחב, לא אומר שההסתברות זהה בכל מקום במרחב, היא יכולה להשתנות בכל מקום ועדיין לאפשר לאופי הסטוכסטי של מכניקת הקוונטים להתקיים.

  8. תודה נועם. אנסה לפשט את השאלה.

    אני מסתכל על השעון, כשהוא מראה 07.00.00 אני לוחץ על כפתור הלייזר הירוק שלי שמכוון לכיוון מאדים הנמצא לצורך הדוגמה במרחק שעת אור ממני.

    לאורך הדרך שאורכה שעת אור פזורים שעונים שסונכרנו מראש כפי שהציע איינשטיין בדברו על שעונים מסונכרנים בכל המרחב.

    שאלות:

    1. האם השאלה מוגדרת היטב?

    2. האם אחרי דקה פוטונים מהלייזר שלי נמצאים גם בחצי הדרך למאדים?

    3. לפוטון ירוק מונוכרומטי יש תדירות מוגדרת במערכת ייחוס נתונה. האין עיקרון אי הוודאות שולל מיקום מדוייק לפוטון, ומכריח אותו למעשה להיות מרוח בהסתברות שווה בכל המרחב כפי שאומר פיינמן? הרי ריבוע גל ההסתברות הוא הסיכוי למצוא חלקיק קוונטי בנקודה מסויימת.

    4. בפועל, האם פוטונים שנפלטו מפנס יד רגיל ברגע 0 יכולים אחרי דקה להמצא במרחק שעת אור מהפנס, או שכולם מצויים במרחק ct ממנו?

    תודה.

  9. לישראל שפירא,

    קודם כל תודה על ההערה- תוקן.
    לגבי שאלותיך – אני לא בטוח לגבי סנכרון השעונים במאדים ובכדור הארץ. כדי ליצור שעונים מסונכרנים צריך ליצור אותם באותו המקום אבל ברגע שהם מתנתקים הם יוצאים מסנכרון. גם אם הם היו באותו רגע במאדים ובכדור הארץ על אותה השעה (מונח קצת מוזר להגיד 'רגע' כי המאורעות לא זהים) הם יוצאים מסנכרון מיד לאחר מכן בגלל השפעת כבידה ומרחק. אבל נשים את זה בצד לרגע.
    פונקציית הגל של האור היא מושג חמקמק – מכניקת הקוונטים היא לא יחסותית ולכן אין משוואת שרדינגר מקבילה לפוטון כמו שיש לחלקיק. זה לא אומר שלא ניסו כל מיני שיטות לעקוף זאת, אחת מהן היא לשאול מה ההסתברות שפוטון יבלע על ידי חלקיק – ברגע שפוטון נבלע, מיקומו רגע לפני הבליעה ידוע. הרעיון מסתדר עם הפיזיקה הנסיונית כי אנחנו צריכים להשתמש בכלים מסוימים שבולעים את האור כדי לאתר אותו. ההסתברות הזו נקבעת באופן ישיר מפתרונות של משוואות מקסוול, או במילים אחרות מהשדה החשמלי והמגנטי הקלאסי. לכן במובן מסוים יש המייחסים את משוואת הגל הקלאסית של האור ל"פונקציית הגל של הפוטון". התיאור הזה גם תואם אם מכלילים יחסות פרטית למשחק, כלומר כשלוקחים בחשבון את תורת השדות הקוונטית. ד"א לפי תורה זו אין חוק הקובע את שימור מספר הפוטונים ביקום. הם יכולים להיעלם לחלוטין מהעולם או להגדיל באופן משמעותי את מספרם. לכן התיאור לאור בתורת שדות זהה עבור חלקיק יחיד או המון חלקיקים. כמובן שאפשר להבדיל בין שני המצבים אבל המתמטיקה של שני המקרים נובעת מהתיאור הקוונטי של השדות האלקטרומגנטיים.
    עוד נקודה – אם משוואת מקווסל יכולה להיות אנלוג לפונקציית הגל אז אין פונקציה יחידה לאור כי ישנן המון פתרונות. זה נכון גם קלאסית. אור יכול להיות מרוכז בחבילת גלים סביב מיקום מסוים כמו בלייזר, או להיות מרוח מאוד במרחב.

  10. תודה נועם על הכתבה המעניינ ת.

    מאמר הפוטון של איינשטיין היה ב1905, לא? כתוב 1909..

    ברשותך שאלה שנשאלה פה בעבר ועדיין לא נענתה כראוי.

    יש לנו שני שעונים מסונכרנים, אחד בארץ השני במאדים. המרחק ביניהם לצורך הדוגמה – שעת אור.

    לכל אורך הדרך בין הארץ למאדים שעונים מסונכרנים גם כן.

    ברגע 0 בשעון הארץ, אני לוחץ על הכפתור של מכשיר המשגר פוטון ירוק בודד לכיוון מאדים. הפוטון מגיע למאדים בזמן של שעה בדיוק על פי שעון מאדים. לא מתבצעת כל מדידה בכל מהלך הניסוי.

    שאלות:

    1. האם נוכל לאמר שבזמן דקה על פי השעון שבמרכז הדרך, הפוטון לא נמצא בסביבתו?

    2. אנו יודעים שתמיד נוכל למצוא את הפוטון במרחק ct מהארץ, אך האם נוכל לאמר שהפוטון מרוח בהסתברות שווה לכל אורך המסלול במשך זמן הניסוי (שעה)? במידה ולא, האם יש התפלגות הסתברויות מסויימת למציאת הפוטון? התשובה הקלסית היא כמובן שלילית, אך מהי התשובה הקוונטית?

    3. אם התשובה ב2 היא חיובית והפוטון אכן מרוח בהסתברות שווה לפני המדידה, האם הדבר שונה לגבי אלומת פוטונים? אם במקום פוטון בודד אני מדליק פנס בארץ בזמן 0, האם אלומת הפנס מרוחה גם היא בהסתברות שווה?

    תודה.

  11. כל מי שקורא את הכתבה לא יודע מהו חומר ?
    האם החומר הוא מושג כמותי ? כמו זמן למשל, או אורך קו ?
    בשלב זה החומר הוא צירוף של אותיות , וכל אותת הוא שרבוט קו בעל צורה ייחודית.

    הפיזיקה עוסקת בדברים כמותיים רציפים, כמו אורך קו , זמן, ואנרגיה
    החומר אינו דבר כמותי רציף.
    החומר הוא צורה פיזיקלית, הנוצרת מצירוף כמוית של זמן פסיבי ואנרגיה.
    זמן פסיבי הוא מושג פיזיקלי כמותי , וגם אנרגיה הוא מושג פיזיקלי כמותי.
    זמן פסיבי הוא נח מוחלט וקר מוחלט, והוא ממלא את המרחב האינסופי.
    זמן פסיבי הוא התווך, המעביר את האור.

    כאשר החומר הוא צורה פיזיקלית, המלים גל וחלקיק הופכים למלל חסר פשר.

    א

  12. ידוע לי מניסיון אישי שניתן להחדיר חומר כימי לגוף ברמת דיוק גבוהה דרך גל כלשהו

  13. לדניאל –

    נתחיל עם מה שציינת נכון- נכון לומר שככל שהאור כחול יותר הוא אנרגתי יותר ויתן יותר אנרגיה קינטית לאלקטרון לאחר השחרור, במקביל עוצמת הארה=יותר פוטונים ולכן יותר אלקטרונים שסביר שישתחררו, כלומר הזרם גדל. אבל שים לב להערות הבאות:

    לגבי המשפט הראשון – טענה זו ניתנה כהנחה שפיזיקאים בעבר סברו. בסוף המאה ה-19 פיזיקאים הניחו שהאור מתנהג לפי התורה הגלית המכנית, כלומר האנרגיה של הגל פרופורציונלית לאמפליטודה שלו, (לגובה המקסימלי של הגל) ולא לתדר (לצבע). עוצמת ההארה שקולה להגדלת האמפליטודה. אם האמפליטודה גדולה יותר, האנרגיה ליחידת שטח שנופל על המשטח גדולה יותר, ולכן נופל על אלקטרון אנרגיה גדולה יותר. כתוצאה מהגדלת עוצמת ההארה, הזרם גדל. מדוע? סביר להניח שיותר אלקטרונים ישתחררו אם האנרגיה ליחידת שטח גדלה (שים לב שלא כל האלקטרונים קשורים באותה עוצמה למתכת) וזרם הוא לא רק פונקציה של מספר האלקטרונים, אלא גם מהירות תנועתן. יותר אנרגיה שנזרק למתכת שקול לאלקטרונים אנרגתיים יותר שנעים מהר יותר. הרעיון במשפט הוא שלא משנה מה צבע ההארה, יותר אור= יותר זרם. כמובן שזה לא נכון כי זה לא מה שנמדד בסופו של דבר, אבל זו הנחה טבעית שמגיעה מתורת הגלים. מה שרואים הוא שגם אם נאיר באור אדום בוהק, כמעט ולא ימדד זרם. אולי חסר "לא תמיד מגדילה" במשפט הכתוב.

    לגבי המשפט השני- הוא גם בסדר משום שתהליכים לא לינארים יכולים להתרחש והאלקטרון יכול לבלוע בהסתברויות נמוכות יותר כמה פוטונים פחות אנרגתיים ולהשתחרר מהמתכת, גם אם פוטון בודד לא מספיק אנרגתי לשחררו. אם האור יותר כחול, פחות פוטונים נדרשים לשחרור, ובמילים אחרות ההסתברות לשחרור גדלה. ככל שההתסברות גדלה, מספר האלקטרונים המשתחרר גדל והזרם גדל גם כן (כזכור, זרם הוא פונקציה של צפיפות האלקטרונים והמהירות שלהם).
    אור כחול יותר = הסתברות גדולה יותר לשחרור = יותר אלקטרונים = יותר זרם.
    שוב אני מזכיר, לא כל האלקטרונים קשורים באותה מידה, ולחלקם מספיק אור אדום כדי שיתנתקו מהמתכת, וכמובן אפשר למדוד זאת.

    בכל מקרה לקחתי לתשומת ליבי וחידדתי את הטענות בכתבה.

  14. "התופעה המפתיעה היא שבניגוד לתפיסה הגלית, עוצמת ההארה לא מגדילה את עוצמת הזרם החשמלי"
    זו כמובן שגיאה מוחלטת, למעשה כל הפסקה שגויה לחלוטין.

    תדירות האור משפיעה על האנרגיה הקינטית של האלקטרונים ואילו עוצמת האור (מספר הפוטונים) משפיעה על מספר החלקיקים הנפלטים (בהנחה כמובן שהתדירות מספיק גבוהה), כלומר, עוצמת האור בהחלט משפיעה על הזרם.

    ״ככל שהאור "כחול יותר" הוא משחרר יותר אלקטרונים ומגדיל את הזרם החשמלי״ – לא נכון, ככל שתדירות האור גדולה יותר האנרגיה הקינטית של האלקטרונים גדולה יותר.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן