Hur många fotoner är i ljus?

Det finns egentligen inget enda svar på detta. Du kan få ett genomsnittligt svar baserat på incidentinstrålning (effekt per ytenhet) med bara, E = hf, som energi per foton.

Det finns dock så mycket mer hur fotoner utgör ljuset. Detta är ett område som kallas fotonstatistik. Till exempel måste vanliga ljuskällor, såsom termiska källor, sända ut fotoner i klasar, lämpligt kallade gruppering. Å andra sidan tenderar en enda atom att bara avge en foton åt gången. Detta kallas antibunching. Med hjälp av dessa egenskaper för fotondetektering kan vi faktiskt karakterisera källan, i synnerhet kan vi identifiera enskilda fotonkällor.

Tänk nu på en laser. Fotonstatistiken för en laser är exakt mellan gruppering och antistansning. Faktum är att fotonens ankomsttider är helt okorrelerade. Detta beror på att en laser matar ut en statistisk fördelning av möjliga fotonankomster som kallas Poisson-distribution. Enligt Poisson-fördelningen kan du identifiera ett genomsnittligt antal fotonankomster per sekund, med en osäkerhet lika med kvadratroten av medelvärdet.

Fotonstatistik över ljus demonstrerades först genom Hanbury-Brown och Twiss-experiment med användning av ljusets statistiska egenskaper (intensitetsinterferometri) för att urskilja Sirius vinkelstorlek.

Lämna en kommentar