Astronomiya

Müəyyən miqdarda foton toplamaq nə qədər vaxt aparardı?

Müəyyən miqdarda foton toplamaq nə qədər vaxt aparardı?

Beləliklə, bu sualı həll etmək üçün aldım, çox inkişaf etmiş bir sual deyil, baş ağrısına səbəb olacaq qədər inkişaf etmiş bir sual.

Vəziyyət belədir:

De ki, effektiv sahəsi 44000 $ cm ^ 2 $ olan bir teleskopla müşahidə edirsiniz. Atmosfer, teleskop, optik və filtrdən keçən ümumi səmərəliliyin 50% olduğunu düşünək. V = 20 olan bir mənbədən 80 foton toplamağa nə qədər vaxt lazımdır?

Bu problemi necə həll edəcəyim barədə heç bir fikrim yoxdur. Kimsə kömək edə bilər? Spektral axının sıxlığı haqqında mühazirələr oxudum və güman edirəm ki, burada istifadə etməlisiniz.

Əvvəlcədən təşəkkürlər!

Adəm.


Sərbəst yerə səpələnmiş fotonlardan kvant tutarlılığını müşahidə etmək

Lazerdən gələn hər bir optik nəbz, bir-birinə uyğun iki impuls yaradan bir faz çeviricisindən göndərilir, çox rejimli Analizator isə müntəzəm parlaq kağızla tətbiq olunan hədəf səthinə səpələnmiş siqnalları ölçür. Algılama cihazı kimi hər fotoşəkil ayrıca etiketlənmiş 8 x 8 fərdi piksel ilə bir foton detektor-sıra istifadə olunur. Kredit: Shihan Sajeed, Thomas Jennewein

Kvant tutarlılığı, kvant rabitəsi, görüntüləmə, hesablama, algılama və metrologiya da daxil olmaqla kvant texnologiyasındakı bir çox fundamental test və tətbiqetmənin əsas tərkib hissəsidir. Bununla birlikdə, kosmos boşluğunda kvant uyğunluğunun ötürülməsi bu günə qədər birbaşa seyr kanalları ilə məhdudlaşdı, çünki atmosfer qarışıqlığı və səpələnmə uyğunlaşmanın keyfiyyətini ciddi şəkildə aşağı saldı.

-Də nəşr olunan yeni bir sənəddə İşıq: Elm və Proqramlar, Waterloo Universitetinin tədqiqatçıları ilk dəfə sərbəst yerə səpələnmiş fotonlardan istifadə edərək kvant tutarlılığının ötürülməsini və bərpasını uğurla nümayiş etdirdilər. Bu, kvant rabitəsindən görüntüləmə və digər sahələrə qədər yeni tədqiqat imkanları və tətbiqetmələri təmin edir.

"Kağıd tutarlılığı səpələnmiş fotonlar vasitəsi ilə ötürmək bacarığı, əvvəllər birbaşa mənzərə sərbəst boşluq kanalları tələb edən bir çox şeyi edə biləcəyiniz deməkdir" dedi Şihan Sajeed, qəzetin aparıcı müəllifi və İnstitutun bir doktorantdan sonra Quantum Computing (IQC) və Ontario, Kanada, Waterloo Universitetinin Fizika və Astronomiya Bölməsində.

Normalda, kvant rabitəsi və ya başqa bir kvant kodlu protokol üçün hava ilə (boş yer) foton göndərməyə və qəbul etməyə çalışarsanız, verici ilə qəbuledici arasında birbaşa görüş nöqtəsinə ehtiyacınız var. Optik yoldakı hər hansı bir cism - bir divar qədər və ya bir molekul qədər kiçik - səthin yansıtıcılığından asılı olaraq, bəzi fotonları əks etdirəcək və digərlərini səpələyəcəkdir. Fotonlarda kodlanmış istənilən kvant məlumatı, səpələnmiş fotonlarda itirilir və kvant kanalını kəsir.

IQC-də Kvant Fotonikası laboratoriyasının əsas tədqiqatçısı Thomas Jennewein ilə birlikdə Sajeed bir-birinin ardınca göndərilən foton impulsları cütlərində kvant tutarlılığını kodlaşdırmağın bir yolunu tapdı, beləliklə dağınıq bir səthdən səpələndikdən sonra da tutarlılığını qoruyub saxlaya bildilər.

Tədqiqatçılar kvant müdaxiləsindən istifadə edərək səpələnmiş fotonlardan ölçülə bilən xüsusi bir faza uyğunluğu olan bir nəbz cütü qatarını buraxdılar. Atmosfer qarışıqlığından qaynaqlanan dalğalı ön təhrifləri həll etməklə yanaşı, bir görüntüləmə funksiyasını yerinə yetirən və bununla da eyni foton müdaxiləsini və görüntüsünü eyni vaxtda izləmələrini təmin edən tək foton-detektor-massiv sensorundan istifadə etdilər. Dedektoru yalnız lazer nəbzindən səpələnmiş fotonları qəbul edə biləcəyi yerə qoydular və səpələnmiş fotonların bir obyektə çırpıldıqdan sonra da kvant tutarlılığını qoruduqları mənasını verən bir görünüş meydana gətirdilər.

Onların yeni texnikaları, yaratdıqları tutarlı işığın istifadəsi üçün xüsusi aparat tələb edirdi. Tək foton detektoru seriyası 100 saniyədə bir dəqiqliklə hər saniyədə bir milyard fotonu aşkar edə bilər. Bu işıq axınının tələblərini yalnız qabaqcıl vaxt etiketləmə elektronikası həll edə bilər və qrup dedektörler ilə məlumatları işləyəcək kompüter arasında əlaqə qurmaq üçün öz elektron adapter lövhəsini dizayn etməli idi.

Sajeed, "Texnikamız bir obyektin kvant siqnalları ilə təsvir edilməsinə və ya səs-küylü bir mühitdə bir kvant mesajının ötürülməsinə kömək edə bilər" deyir. "Sensorumuza dönən dağınıq fotonlar müəyyən bir tutarlılığa sahib olacaq, ətrafdakı səs-küy olmayacaq və bu səbəbdən əvvəl göndərdiyimiz fotonlar xaricində hər şeyi rədd edə bilərik."

Sajeed, tapıntılarının yeni kosmik mühitdə kvant algılama, ünsiyyət və görüntüləmə mövzusunda yeni araşdırmalara və yeni tətbiqlərə təkan verəcəyini gözləyir. İkili, məqalələrində kvant rabitə və görüntüləmə nümayiş etdirdi, lakin Sajeed, texnikalarının müxtəlif praktik tətbiqlərdə necə istifadə edilə biləcəyini öyrənmək üçün daha çox araşdırma aparmaq lazım olduğunu söylədi.

Sajeed, "Bunun kvant inkişaf etdirilmiş LIDAR (İşıq Algılama və Mənzərə), kvant algılama, görmə qabiliyyəti olmayan görüntüləmə və bir çox digər sahələrdə istifadə edilə biləcəyinə inanırıq - bu imkanlar sonsuzdur" dedi.


İşıq və Fotonlar və Radio?

Böyük bir qüllə tikib üstünə böyük bir lampa qoysaydınız, hər tərəfə işıq fotonlarını vuracaqdı.

Xeyr yox deyərsənsə, radio dalğalarını ötürməliyik, sonra ampulü çıxarıb bir radio verici quraşdır.

Ancaq radio dalğaları bir işıq formasıdır. Beləliklə, radio stansiyası qüllələri hər tərəfə radio dalğa işığının fotonlarını partladır?

Əgər belədirsə, hipotetik olaraq verici olaraq böyük bir ampullə bir "radio" qüllə tikib sonra bu işığı alacaq, musiqi və xəbərləri səsləndirəcək radiolar düzəldə bilərdinizmi, yalnız fərq, fərqli dalğa boyları və frekansları ilə işləməyinizdir. işıq?

# 2 DAG792

Böyük bir qüllə tikib üstünə böyük bir lampa qoysaydınız, hər tərəfə işıq fotonlarını vuracaqdı.

Xeyr yox deyərsənsə, radio dalğalarını ötürməliyik, sonra ampulü çıxarıb bir radio verici quraşdırırsan.

Ancaq radio dalğaları bir işıq formasıdır. Beləliklə, radio stansiyası qüllələri hər tərəfə radio dalğa işığının fotonlarını partladır?

Əgər belədirsə, hipotetik olaraq verici olaraq böyük bir ampullə bir "radio" qüllə tikib sonra bu işığı alacaq, musiqi və xəbərləri səsləndirəcək radiolar düzəldə bilərdinizmi, yalnız fərq, fərqli dalğa boyları və frekansları ilə işləməyinizdir. işıq?

Texniki olaraq istənilən işıq tezliyindən istifadə edərək bir ötürücü və qəbuledici sistem qura bilərsiniz. Çox mümkündür.

Amma praktikada Radio Dalğalarının niyə istifadə olunduğunu düşünməlisən. Bunun iki səbəbi var:

1) Birincisi, müdaxilədir. Radio Dalğaları istifadə edərək göndərilən siqnallar səs-küylə yuyula bilməz. Bu, xüsusilə müəyyən dalğa uzunluqlarından istifadə edirsinizsə doğrudur. Görünən işığın bir vericisini / qəbuledicisini düzəltmisinizsə, alıcının topladığı siqnal həmişə görünən işığın digər mənbələri, yəni günəş, ay və ya hətta öz işıqlarımızla yuyulurdu.

2) Radio dalğaları böyük maneələrin ətrafında çox asanlıqla fərqlənir. Bunun səbəbi son dərəcə uzun dalğa uzunluqlarıdır. Dalğa uzunluğunun radio dalğalarından kiçik olan hər hansı bir elektromaqnit şüalanması heç bir maneəni keçməkdə çətinlik çəkərdi. Məsələn, görünən işıqdan istifadə edərək, hər hansı bir siqnalın ümumiyyətlə alınması üçün ötürücü ilə alıcı arasında birbaşa bir görüş xətti olmalıdır. Beləliklə, bu praktikada olduqca faydasız olardı.

# 3 barbarosa

Antenada bir lampa və bir radio ötürücü anten varsa, ikisi də dalğa kimi təsvir edə biləcəyimiz fotonlar yayır.

Ümumiyyətlə radio dalğalarından və işıq fotonlarından fərqli şeylər kimi danışırıq. Onlar deyil. İşıq və radio həm elektromaqnit şüalanma, həm də fotonlar bu şüalanmanın miqdarı və ya hissəcikləridir. Sanki amplituda və uzunluğa sahib bir dalğa fenomeni kimi davrana biləcəyimiz şüalanma.

# 4 Tünd Foton

Böyük bir qüllə tikib üstünə böyük bir lampa qoysaydınız, hər tərəfə işıq fotonlarını vuracaqdı.

Xeyr yox deyərsənsə, radio dalğalarını ötürməliyik, sonra ampulü çıxarıb bir radio verici quraşdırırsan.

Ancaq radio dalğaları bir işıq formasıdır. Beləliklə, radio stansiyası qüllələri hər tərəfə radio dalğa işığının fotonlarını partladır?

Əgər belədirsə, hipotetik olaraq verici olaraq böyük bir ampullə bir "radio" qüllə tikib sonra bu işığı alacaq, musiqi və xəbərləri səsləndirəcək radiolar düzəldə bilərdinizmi, yalnız fərq, fərqli dalğa boyları və frekansları ilə işləməyinizdir. işıq?

Həm radio antenaları, həm də ampullər foton yayırlar, amma ikisi arasında çox böyük bir fərq var.

Radio antenaları fotonları bir-birinə uyğun olaraq "faza" yayırlar ki, amplitüdləri böyük elektromaqnit dalğalarına qədər olsun. Ampüller, fotonları təsadüfi olaraq yayırlar, ən sadə halda isti bir filamentdən termal radiasiya.

Bir radio antenasından bu ardıcıl emissiya mümkündür, çünki antenalar düzgün uzunluqdadır, dalğanın dalğası və ya yarısıdır və anteni idarə edən cərəyan yayılmış dalğanın tezliyinə malikdir. İşıq üçün də eyni şeyi etmək üçün bir neçə yüz nano metr uzunluğunda antenalara ehtiyacımız var və yüzlərlə Tera hert tezlikli cərəyanlar yaradırıq. 10 ^ 14 Hz aralığında işləyən elektronikamız olduğunu düşünmürəm. Üstəlik, kiçik antenalar çox güc yaymazdı, buna görə texniki olaraq işığı məlumat ötürmək üçün istifadə edə bilmərik.

Bir ampulün parlaqlığını sadəcə modulyasiya edə bilər, ancaq stereoda səs ötürmək üçün lazım olan tezliklə deyil. Ən ağılsız radio stansiyasından çox uzaq olardı. DAG792 qeyd etdiyi kimi, radio dalğaları işıqla müqayisədə əngəllərdən daha yaxşı yayılır, buna görə də bu səbəbdən daha praktikdirlər. Son praktiki narahatlıq gündüzlər o qədər ətraf günəş işığının olmasıdır ki, "ampul radio stansiyası" nı aşkar etmək qeyri-mümkün olacaqdır.

Əlbəttə ki, fiber optik məlumat ötürmək üçün işıqdan istifadə edir. İşığın liflərə qoyulması ətrafdakı günəş işığı və maneələrdən keçməklə bağlı narahatlıqları müalicə edir. Fiber optik kabellərdə hansı işıq mənbələrinin istifadə olunduğunu bilmirəm, ancaq siqnalın amplitüdün modulyasiyası və ya sadəcə ikili açma və söndürmə yolu ilə ötürüldüyünü düşünürəm.

Dark Photon tərəfindən redaktə edilmişdir, 10 yanvar 2021 - 13:18.

# 5 ngc7319_20

Böyük bir qüllə tikib üstünə böyük bir lampa qoysaydınız, hər tərəfə işıq fotonlarını vuracaqdı.

Xeyr yox deyərsənsə, radio dalğalarını ötürməliyik, sonra ampulü çıxarıb bir radio verici quraşdırırsan.

Ancaq radio dalğaları bir işıq formasıdır. Beləliklə, radio stansiyası qüllələri hər tərəfə radio dalğa işığının fotonlarını partladır?

Bəli, radio stansiyaları radio fotonlarını hər tərəfə aparır. Ancaq bir FM radio və ya televiziya vericisinə bənzəyirsə, daha çox yan tərəfləri (müştərilərin olduğu yerlərdə) partlatmağa çalışırlar və çox düz deyil (hazırda Ayda çox adam yoxdur).

Əgər belədirsə, hipotetik olaraq verici olaraq böyük bir ampullə bir "radio" qüllə tikib sonra bu işığı alacaq, musiqi və xəbərləri səsləndirəcək radiolar düzəldə bilərdinizmi, yalnız fərq, fərqli dalğa boyları və frekansları ilə işləməyinizdir. işıq?

Bəli. Məlumat ötürmək və ya səs ötürmək üçün işığı bir neçə kilometrə ötürən bir verici və qəbuledici ilə optik rabitə əlaqələri mövcuddur. Ümumiyyətlə məxfilik istənir (hərbi məlumatları çatdırmaq kimi), buna görə "bütün istiqamətlər" deyil, dostunuzun / dostunuzun / sualtı qayığınızın harada olduğunu düşünürsünüz. Bəzən hər iki ucunda bir teleskop var. Həqiqətən istəsən hipotetik olaraq hər tərəfə ötürə bilərsən.

Ngc7319_20, 10 yanvar 2021 - 17:05 PM tərəfindən redaktə edilmişdir.

# 6 Chuck Conner

Bəli, işıq modulyasiya edilə bilər. 1920-ci illərdə bir işıq şüasını modulyasiya edərək və proyektordakı bir foto hücrə və teatrdakı gücləndirici / səsləndirici sistemdən səsləndirilən kinofilmə bir soundtrack qoyaraq səs yazaraq filmlərə səs qatmağa başladı.

Görəsən SETI və ya kimsə göydə teleskoplar və foto toplama hüceyrələri ilə modulyasiya olunmuş işıq siqnallarını dinləyirmi?

Chuck Conner, 11 Yanvar 2021 - 10:16 AM tərəfindən redaktə edilmişdir.

# 7 Gschnettler

İndiyə qədər verilən bütün cavablar üçün təşəkkür edirik. Bir ampul radio stansiyası qurmağın yaxşı bir fikir olmadığını düşünürəm. Bu şeyləri daha yaxşı başa düşməyim üçün yalnız bunu nümunə olaraq istifadə edirəm. Hər zaman radio dalğaları və işıq dalğaları fərqli olduğunu düşünürdüm (baxmayaraq ki, onların hər ikisinin işıq formaları olduğunu illər əvvəl öyrəndiyimə baxmayaraq). Artıq astronomiyaya qayıtdığım üçün çox fərqli görünən böyük güzgülərimiz və nəhəng peyk antenalarımız var, amma ikisi də fərqli dalğa boylarında olsa da sadəcə işıq yığırlar.

Beləliklə, daha bir neçə sual var:

1) infraqırmızı və aşağıda görə bilmirik, ancaq rəqəmsal kameralar görə bilər. İnfraqırmızı götürmək üçün bir teleskop düzəltmək istəsəniz, onu hələ də güzgülər (və ya şüşə linzalar) ilə tikəcəyinizi düşünürəm. "Xeyr, optik daha edə bilmərik, indi peyk antenalarına keçməliyik" dediyiniz üçün hansı dalğa uzunluğunda çox uzanır?

2) yenidən radio anteninə, əgər texnologiyamız olsaydı və “normal” bir radio antenini qura bilsəydik (mənə metal çubuqlar toplusuna bənzəyir) və yalnız uzunluğu görünən işığın uzunluğuna endirərək tənzimlədik. sonra işıq tezliyində yayımlanırsa, həqiqətən görünən işıq yayar? İstədiyi kimi görünür. Bu şəkildə işləyən lampalar varmı?

# 8 freestar8n

Düşünürəm ki, "radio mayakının" daha yaxşı bir bənzətməsi sadəcə bir radio işığıdır və ya heç statistikası olmayan statik yayım antenidir. Bir mayak şüası işığın mənbə yeri xaricində heç bir məlumat daşımır və yalnız uyğun olmayan bir sıra radio səslərini partlatan bir anten eyni məqsədi daşıyır.

Bir mayakla fotonları, mənbəyinizin istiqamətini izah edən görünüş və görünüş verən gözlərinizdəki linzalar vasitəsilə alırsınız. Eyni şeyi yönlü antenalarla edə bilərsiniz.

Hamısı fotonlardır və hamısı bir sıra enerjiyə sahib olan əlaqəsiz bir foton səhvidir. Fərq yalnız bu fotonları yaratmaq və almaq və haradan gəldiklərini bilmək üçün istifadə olunan cihazlarda.

Bir mayakla fırlanmaq və ətrafına kollimasiya olunmuş bir şüa göndərmək lazımdır, çünki sadəcə 360 dərəcə yayımlanan sabit bir ampulün olması eyni məsafəyə və pis hava şəraitinə çatmaq üçün çox güc tələb edəcəkdir. Dedektorunuz kifayət qədər həssasdırsa, radio dalğaları ilə hər iki şəkildə edə bilərsiniz. Fənərlər, insan yağışında və dumanda aşkarlanacaq görmə qabiliyyətinə əsaslanır. Ancaq radio kifayət qədər həssas ola bilən yönləndirici qəbuledici ilə götürülə bilərdi və dönmək üçün bir şeyə ehtiyacınız olmayacaqdır.

# 9 bcgilbert

Həm radio antenaları, həm də ampullər foton yayırlar, lakin ikisi arasında çox böyük bir fərq var.

Radio antenaları fotonları bir-birinə uyğun olaraq "faza" yayırlar ki, amplitüdləri böyük elektromaqnit dalğalarına qədər olsun. Ampüller, fotonları təsadüfi olaraq yayırlar, ən sadə halda isti bir filamentdən termal şüalanma.

Bir radio antenasından bu ardıcıl emissiya mümkündür, çünki antenalar düzgün uzunluqdadır, dalğanın dalğası və ya yarısıdır və anteni idarə edən cərəyan yayılmış dalğanın tezliyinə malikdir. İşıq üçün eyni şeyi etmək üçün bir neçə yüz nano metr uzunluğunda antenalara ehtiyacımız var və yüzlərlə Tera hert tezlikli cərəyanlar yaradırıq. 10 ^ 14 Hz aralığında işləyən elektronikamız olduğunu düşünmürəm. Üstəlik, kiçik antenalar çox güc yaymazdı, buna görə texniki olaraq işığı məlumat ötürmək üçün istifadə edə bilmərik.

Bir ampulün parlaqlığını sadəcə modulyasiya edə bilər, lakin səsin stereo ötürülməsi üçün lazım olan tezliklə deyil. Ən ağılsız radiostansiyadan çox uzaq olardı. DAG792 qeyd etdiyi kimi, radio dalğaları işıqla müqayisədə əngəllərdən daha yaxşı yayılır, bu səbəbdən də daha praktikdir. Son praktiki narahatlıq gündüzlər o qədər ətrafdakı günəş işığının olmasıdır ki, "ampullü radiostansiyanı" aşkar etmək qeyri-mümkün olacaqdır.

Əlbəttə ki, fiber optik məlumat ötürmək üçün işıqdan istifadə edir. İşığın liflərə qoyulması ətrafdakı günəş işığı və maneələrdən keçməklə bağlı narahatlıqları müalicə edir. Fiber optik kabellərdə hansı işıq mənbələrinin istifadə olunduğunu bilmirəm, amma siqnalın amplitüdün modulyasiyası və ya sadəcə ikili açma və söndürmə yolu ilə ötürüldüyünü düşünürəm.

"İşıq və Fotonlar və Radio?"

Foton konsepsiyası bütün paradoksları ilə birlikdə on illərdir fizikanı sıradan çıxarmışdır. Bu qədər gülünc bir konsepsiyanı atmağın vaxtı gəldi (Einşteynin ən böyük səhvi). Maxwell tənlikləri optik və radio tezlik (RF) fenomenlərini tamamilə təsvir edir, miqyası xaricində eynidir. Erkən radio qığılcımı boşluğu ötürücüləri ampüllərə bənzəyirdi, enerjisi istilik qədər olduğu kimi, tutarlı deyil və çox geniş zolaqlı, modifikasiyasında sadə istifadə olunurdu. RF daha sonra tutarlı vakuum borusu dar bantlı osilatorlara və daha mürəkkəb modulyasiyaya keçdi, optiklər oxşar şəkildə hərəkət etdi, lakin daha sonra. Lazer optikdə inqilab etdi və həm boş yer, həm də optik lif üçün tutarlı dar bant ötürülməsini təmin etdi. Modulyasiya texnologiyası RF-nı izlədi və hal-hazırda liflərimizdə tezlik bölgüsü multipleksiyasına sahibik. Bu texnologiya köhnə superhetrodyne radiolarınıza bənzəyir və tək bir lif üzərində ədəbsiz sayda kanal verir. Bu texnologiya sərbəst yer görüş xətti üçün də istifadə edilə bilər.

İndiki zamanda Quasi optik RF və uzaq infraqırmızı texnologiyanın üst-üstə düşdüyünə inanıram

Nano miqyaslı texnologiya kiçik dipolların və digər RF-lərin (yönləndirici bağlayıcılar, sirkulyatorlar və s.) Optik diapazonda hazırlanmasına və işlədilməsinə imkan verir. Hərbi qüvvələr bu fütüristik sahələrdə üstünlük təşkil edir, lakin texnologiya sızdırır və ya rabitə sənayesinə daxil olur.

PS: Dipollar istilik radiasiyasını bir araya gətirmir, Maserlər, Lazerlər, vakuum boruları və tranzistor osilatorları


Cavablar və cavablar

Yəni fotonların nisbəti həmişə sabitdir? Və dəyişən yalnız fotonun enerjisidir?

Şiddətin | E | kvadratına mütənasib olduğunu düşündüm. Bəs onda bunu fotonun enerjisini təyin edən kəmiyyət olan tezlik ilə necə uzlaşdırıram?

Kömək üçün təşəkkür edirəm. Bunu həqiqətən başa düşmək istərdim!

Tamam, deyək ki, müəyyən bir frekansın qırmızı lazerini götürün. İncə bir nəzarət səviyyəsi ilə intensivliyi endirə biləcəyiniz (içərisinə daha az enerji qoya biləcəyiniz) bir kadranla əlaqələndirdiniz. Və bunu fotomüəllif kimi bir cihazda parlayırsınız.

Fotomüəlliflər üçün bir viki çəkməyinizi təklif edərdim. Oxumağa dəyər. Ancaq qısaca deyək ki, foton fotokompilyatora dəyəndə tıklayan bir cihazımız var. Və bu klik, alınan enerjiyə görə daha yüksək və ya daha yumşaqdır.

İndi fərz edək ki, o lazeri o qədər aşağı çevirdiniz ki, yalnız ara sıra bir klik eşidirsiniz. Bunlar fərdi fotonlar olardı. Səsdən salmaqla eyni yüksəklikdən daha az klik aldığınızı deyə bilərsiniz. Bunu söndürmək klik sayını artırır, amma yenə də eyni səs-küydür.

Müəyyən bir tezlik üçün hər bir fotonun müəyyən bir enerjiyə sahib olacağı qənaətinə gəlməliyik. Yəni qırmızı fotonların hər biri, mavi, qamma şüaları və s. Kimi müəyyən bir enerjiyə sahibdir. İşığın intensivliyini artırdığınız zaman, bu əlavə enerjini daha çox foton kimi göndərir. Əgər tezliyi artırsanız, foton başına düşən enerji miqdarı artır və kliklər daha yüksəkdir (və əksinə).

Və Gallapın dediyi kimi, E = hv. Beləliklə tezliyi götürün və plank sabitinə görə çoxalın və bu tezlikdəki fotonların enerjisinə sahibsiniz. Aydındır ki, daha yüksək frekanslar daha çox enerji deməkdir.

Mən fizik və ya başqa bir şey deyiləm, buna görə kimsə səhv etdimsə məni düzəldir, amma bu düzgün və inşallah başa düşülən olmalıdır.

EDİT: Sadəcə əlavə etmək istədim ki, "dalğa təbiəti" deyilən işığı izah edən ən yaxşı biri deyiləm. Həqiqi məna ehtimallarda az və ya çoxdur (necə & quot; məhvedici müdaxilə edə bilərik; və fotonun müəyyən bir nöqtədə olma ehtimalını sıfıra yaxın taparsınız), ancaq bunu başa düşdüyüm kimi. Bəlkə də başqası aydın bir izahatla səslənə bilər. Yuxu məni çağırır və bunu yaxşı izah edəcəyimə şübhə edirəm.

Salam Grep. İzahatınız üçün çox sağ olun.

Tamam, indi başa düşdüm ki, tezlik bir fotonun tərkibindəki enerjinin miqdarını müəyyənləşdirir (istəsən & quot; buludluq & quot;) və yalnız işığın intensivliyi fotonların sürətini təsir edir.

Yeganə görkəmli sualım işığın intensivliyidir. Bilirəm ki, intensivlik elektrik sahəsi amplitüdünün kvadratıdır və eyni zamanda vahid sahə üçün vahid vaxta düşən enerji olaraq təyin olunur. Elektrik sahəsi amplitüdünü (kvadrat) və foton dərəcəsini birləşdirən bəzi fiziki intuisiya varmı? Nə üçün və nə üçün əlaqəli olduqlarını hiss etmirəm.


Foton səs-küyü

Foton səs-küyü və ya “vurulan səs” əslində obyektin özü tərəfindən yaradılır. Bunun səbəbi kameraların çipi tərəfindən alınan fotonların təsadüfi aralıqlarla gəlməsidir. Başqa sözlə, müəyyən bir müddətdə alınan foton paketləri, təbiət olaraq kosmosda gəzdikləri və kameranıza gəldikləri zaman kəmiyyətcə dəyişəcəkdir. Bu o deməkdir ki, eyni müddətdə alınan hər alt bir az fərqli miqdarda foton almış olar. Alınan fotonların bu təsadüfiliyi bu tip səs-küy yaradır.


Fotonun ömrü nə qədərdir?

Foton & ampquot işığın kvantumu və ya digər elektromaqnit şüalanması & normal olaraq sıfır kütləyə sahib sayılır. Ancaq bəzi nəzəriyyələr fotonların kiçik bir istirahət kütləsinə sahib olmasına imkan verir və bunun bir nəticəsi fotonların daha yüngül elementar hissəciklərə parçalanması ola bilər. Yəni belə bir çürümə mümkün idisə, fotonun ömrünün məhdudiyyətləri nədir? Fotonun ömrü üçün alt sərhədin fotonda üç il olacağını hesablayan Almaniyada bir fizikin soruşduğu sual budur. Bu, istinad mənbəyimizdə təxminən bir milyard milyard (10 18) ilə çevrilir.

Kütləvi bir məsələ

Fotonların sonlu bir ömür və bu səbəblə kütlə olması fikri təsəvvür etmək çətindir. Həqiqətən, uzaq kosmik cisimlərə baxan astronomlar mütəmadi olaraq milyardlarla illik fotonları aşkar edirlər. Fəqət bəzi nəzəriyyələr fotonların az da olsa sıfır olmayan bir kütləyə sahib ola biləcəyini düşünür və foton kütləsinin yuxarı həddi 10 & # 821118 & # 160eV və ya 10 & # 821154 & # 160kg sayəsində məhdudlaşdırılır. elektrik və maqnit sahələri ilə təcrübələrə. Və bu kiçik kütlə ilə bir foton digər yüngül elementar hissəciklərə, məsələn, ən yüngül neytrino və antineutrino cütlüyünə, ya da hələ bilinməyən və hissəcik fizikasının Standart Modelindən kənar hissəciklərə parçalana bilər.

İndi Almaniyanın Heidelberg şəhərindəki Max Planck Nüvə Fizikası İnstitutundan Julian Heeck, bu foton çürüməsinin əlamətləri üçün kosmoloji müşahidələrə müraciət etdi (Fiz. Keşiş Lett. 111 021801). Kainatın çox gənc olduğu zaman meydana gələn Big Bang-in qalığı olan kosmik mikrodalğalı fonuna (CMB) baxdı və yalnız 380.000 & # 160 yaşında idi.

Arxa fonda parıltı

O zamandan əvvəl maddə və radiasiya bir-birinə bağlı idi. Ancaq kainat & # 8220inflyasiya & # 8221 olaraq bilinən həddindən artıq böyümə dövrünü keçir və genişləndikcə, elektronların və isti nüvələrin isti plazması neytral atomların meydana gəlməsinə imkan verəcək qədər soyudu. Maddənin və radiasiyanın bu & # 8220qoşulması & # 8221, birdən fotonların kainat boyunca sərbəst gəzməsinə imkan verdi. Vaxt keçdikcə kainatın genişlənməsi ilə dalğa uzunluqları spektrin mikrodalğalı bölgəsində zəif bir radiasiya parıltısı buraxmaq üçün uzandı və aşkar edə biləcəyimiz hər istiqamətə vahid, qara cisimli istilik enerjisi yayımladı & # 8211. bu gün.

NASA & # 8217s Cosmic Background Explorer (COBE) peyki, Wilkinson Mikrodalğalı Anizotropiya Probu (WMAP) və son zamanlarda Avropa Kosmik Agentliyi və # 8217s Planck missiyası da daxil olmaqla, 100-dən çox təcrübə CMB-ni ilk dəfə kəşf edildiyi gündən tədqiq etmişdir. bu radiasiyanın getdikcə daha dəqiq ölçmələrini aparmışlar. Əslində, CMB spektri təbiətdə ən dəqiq ölçülən qara cisim spektridir.

Uzun ömür

Heeck hesablamaları üçün bir məhdudlaşdırıcı olaraq istifadə etdiyi bu spektrdir və COBE missiyasından son dərəcə dəqiq məlumatları istifadə edərək foton çürüməsini də daxil olmaqla hesablanmış spektri ilə müqayisə etdi.

Fotonun kütləsi varsa və daha yüngül hissəciklərə çürüyürsə, QMİ-dəki fotonların say sıxlığı, fotonlar gəzdikcə azalmalıdır. Lakin bu, öz növbəsində CMB spektrinin artıq müşahidə olunan mükəmməl istilik əyrisinə uyğun gəlməməsi deməkdir. Heeck, CMB-nin demək olar ki, mükəmməl bir qara cisim olduğu üçün kainatın 13,8 milyard illik mövcudluğu dövründə çox az fotonun çürüyəcəyini və bu səbəbdən CMB ölçmələrinin fotonu & # 8217; s ömrünü məhdudlaşdırdığını söyləyir.

Kütlə və CMB məhdudiyyətlərinin birləşməsindən istifadə edərək Heeck, fotonu öz istirahət çərçivəsində üç il hesablayır. Fəqət kiçik kütlə ilə işləyən bu fotonların işığın sürətində olduğu üçün görünən işıq üçün ömürlərini əldə etmək üçün vaxt genişlənməsi hesab edilməlidir və bunun 10 18 ya da bir milyard milyard il olduğu hesablanmışdır. . Yeni tədqiqatlar ilk kainatı daha da araşdırana qədər bu həddi yaxşılaşdırmaq çətin ola bilər.


Cavablar və cavablar

Bir ulduzdan olan fotonlar radial-simmetrik bir şəkildə hər tərəfə ayrılır. İşıq ildə bir işıq ili keçir. Beləliklə, N ildir parlayan bir ulduz ətrafında, ulduz üzərində mərkəzləşmiş, səthi N işıq ili uzaqlıqda olan böyük bir kürə haqqında düşünə bilərsiniz. O kürənin içindəki hər kəs ulduzu görə bilər. Məqsədli şəkildə deyə bilərsiniz ki, bütün kürə ulduzdan fotonlarla doludur.

Həqiqətən, ulduzdan uzaq olduğunuz halda, fotonlar çox dağınıq olardı. Birinin teleskopunuzu vurması hələ çox vaxt ala bilər, baxmayaraq ki, texniki cəhətdən bu sferada olursunuz.

Gözləyin, düşünürəm sualı başa düşürəm və bu da məni narahat edir. Qabıq ideyasını başa düşürəm, amma problem gördüyüm kimi və düşündüyüm kimi orijinal plakat bunu nəzərdə tuturdu.

Hər hansı bir zamanda T ulduzu sonlu sayda foton yayır, doğrudurmu? Hər istiqamətdə, əminliklə və işığın sürəti əmin olduğunuz kimi, lakin bu işıq qabıqlarının hər birinin sonsuz foton sıxlığı olmayacağından, ulduzdan uzaqlaşdıqca fotonlar arasında & quot; boşluqlar & quot; görünməyə başlamazmı?

Buna baxmağın başqa bir yolu bu ola bilər - sonsuz & quotdirektivlər varsa & quot; bir ulduzdan bir şey çıxa bilər, ancaq müəyyən bir anda yalnız sonlu sayda foton olarsa, bir çox istiqamətdə foton olmaz. Bu istiqamətlərin bir çoxu fərqlənsə də, çox vaxt fərq etməyən inanılmaz dərəcədə kiçik bir məsafə, məsafələr artdıqca kiçik fərqlər də əhəmiyyət kəsb edir və boşluqlar yaratmalıdır.

Buradakı sualımda aydın olduğumu fərz etsək, kimsə mənim nəyimi itirdiyini izah edə bilərmi? Təşəkkürlər.

Siz haqlısınız. Hər bir & quot; və & quot; dəki foton sıxlığı məsafənin kvadratı ilə azalır. Nə qədər uzaqlaşsanız, əvvəlki yazımda dediyim kimi ulduzdan bir fotonla qarşılaşma ehtimalı o qədər azdır.

Gözləyin, düşünürəm sualı başa düşürəm və bu da məni narahat edir. Qabıq ideyasını başa düşürəm, amma problem gördüyüm kimi və düşündüyüm kimi orijinal plakat bunu nəzərdə tuturdu.

Hər hansı bir zamanda T ulduzu sonlu sayda foton yayır, doğrudurmu? Hər istiqamətdə, əminliklə və işığın sürəti əmin olduğunuz kimi, lakin bu işıq qabıqlarının hər birinin sonsuz foton sıxlığı olmayacağından, ulduzdan uzaqlaşdıqca fotonlar arasında & quot; boşluqlar & quot; görünməyə başlamazmı?

Buna baxmağın bir yolu bu ola bilər - sonsuz & quotdirektivlər varsa & quot; bir ulduzdan bir şey çıxa bilər, ancaq müəyyən bir anda yalnız məhdud sayda foton olarsa, bir çox istiqamətdə foton olmaz. Bu istiqamətlərin bir çoxu fərqlənsə də, çox vaxt fərq etməyən inanılmaz dərəcədə kiçik bir məsafə, məsafələr artdıqca kiçik fərqlər də əhəmiyyət kəsb edir və boşluqlar yaratmalıdır.

Buradakı sualımda aydın olduğumu fərz etsək, kimsə mənim nəyi itirdiyimi izah edə bilərmi? Təşəkkürlər.

Cavab, verilmiş hər hansı bir anı & quot deyimindədir. Növbəti anda tamamilə yeni bir foton qrupu yayılacaq və bundan sonra başqa bir qrup, bir qrup və başqa bir qrup çıxacaq. Bu foton qruplarının hər biri təsadüfi istiqamətdə yayılır, beləliklə sonrakı fotonlar əvvəlkilərin qoyduğu boşluqlara düşür. İşıq mənbəyindən istənilən son məsafədə, istənilən sahə (məsələn, hubble aperaturası) həmin məsafədəki foton və quotshell & quot-in müəyyən faizini tutur. Beləliklə, kifayət qədər uzun müddət gözləsəniz, çox sayda foton teleskopunuzu vurmalıdır. Nə qədər çox gözləsən, bir o qədər çox foton toplayırsan.

Tək bir şəkil əldə etmək üçün hubble uzun pozlama müddətlərindən və eyni obyektin çoxsaylı ifşalarından istifadə edir. Almaq üçün 4 ay ərzində yayılan 800 ifşa edən bir şəkil var.

Nəzəri olaraq, kifayət qədər foton toplamaq üçün kifayət qədər uzun müddət məruz qala bilsəniz, nə qədər uzaq olsanız da, obyekti görə biləcəksiniz.

Fotoşəkillərdə problem məhduddur texnologiya - rəqəmsal görüntüləyicilər daxil olmaqla bütün fotoqrafiya vasitələri təsadüfi səs-küy və real fotonlar toplayır. Həqiqi fotonlardan gələn siqnal təsadüfi səs-küydən & quotsignal & quot-dan daha böyük olmalıdır, əks halda siqnal səs-küy içərisində & quotlost & quot əldə edəcəkdir.

Təşəkkür edirəm Janus, bu da sonradan ağlıma gəldi.

Bir sual daha var, fotonun kəsik sahəsi nə qədərdir, əgər belə bir sual hətta məntiqlidirsə və məlumdursa? (başqa sözlə, hər foton hər qabığın üzərində nə qədərdir?)

Gonzo üçün heç bir məna yoxdur və ya ən azı əhəmiyyətli dərəcələr olmadan.

Səsyazma cihazlarımızın saydıqları qədər enerjili olan rentgen şüaları və ya qamma və ya fotonları düşünün (digər dalğa uzunluqları ilə də yaxşı işləyir, lakin insanların çoxu geiger-müller sayğacının kliklərini düşünməyi asanlaşdırır), və 'mükəmməl' bir rentgen teleskopuna sahib olduğumuzu təsəvvür edin (b & quot x b & quot göy bölgəsindən A enerji zolağındakı bütün rentgen fotonlarını aşkarlayır və daxili səs yoxdur və digər istiqamətlərdən foton aşkarlanmır). İndi tərs kvadrat hesablamaları aparın (məsələn, teleskopumuz saniyədə 1 foton qeyd edirsə (orta hesabla), sabit mənbə ikiqat uzaq olsaydı, toplama sahəsi də daxil olmaqla 4 saniyədə 1-ə düşərdi və s.) (fotonların gəldiyi istiqamətdə normal qəbul edilir) - məsələn toplama sahəsini iki dəfə artırın və nisbət 2 foton / saniyəyə qədər çıxır. Prinsipcə, istənilən nöqtədə (nöqtə) mənbədən foton axını hesablamaq olduqca asandır. əslində, burada yaxşı bir evristik var. 5000 angstrom dalğa uzunluğundakı 10000 foton (angstrom başına) atmosferin yuxarı hissəsində hər saniyədə 0 böyüklüyündə bir ulduzdan hər kvadrat sm-dən keçir. Now the HUDF detected distant galaxies of (B) mag 30, so how many photons from such a distant galaxy did it collect (assume an integrated collection time of 1 million secs)? What other assumptions do you need to make to get a simple answer?

Hmmm, maybe i was asking how many photon could dande on the head of a pin?

I was trying to think more about what I meant. I know that photons have this measurement of wavelength that is the only relevant "size" measurement of a photon. And if I remember correctly from a million years ago (when I studied this stuff), this would affect what type of matter a photon would be likely to interact with, but now I'm confusing myself. Isn't most photon/matter interaction basically a photon hitting an electron (most of the time)? Can a photon of any wavelength interact with an electron?

So, I was thinking about maybe my question was on the size of a detector . not the whole detector, but the individual detecting units. But if all of our photon detectors are based around a photon interacting with an electron, then the size of the surrounding "machinery" doesn't really seem relevant anymore.

Maybe I was really asking then what the theoretical maximum number of parallel photons is that could strike a detector at "the same time". Of course, I realize again this is probably meaningless since in any practicle sense since our ability to detect this at all is limited by detector size. Though maybe there's a theortical answer in there? Near inifinite?

I think I've managed to totally confuse myself now, and probably lost any question I might have had. But here, I'll come up with one at the end maybe that to me seems related.

Can two photons travel in parallel and occurpy the same space at the same time, and if so what does this mean? Or if they get "close enough" do they automatically join to become one higher energy photon? And would there be any way to even theoretically tell this experimentally?


The grand unification of physics will have dramatic impacts in many areas of science. Nowhere will the impacts be greater than for astronomy, astrophysics, & cosmology.

The grand unification theory called, &ldquothe Ball-of-Light Particle Model,&rdquo predicts a number of things with regard to astronomy.

First, elementary particles are spherical standing waves of electric, magnetic, and gravitational fields &mdash spheres of photons &mdash balls of light. This means &mdash fundamentally &mdash everything is either a moving photon, or a standing wave made of photons.

Second, it agrees with Einstein's idea of mass/energy equivalence. Mass can be converted to energy, and energy can be converted into mass. However, if the Ball-of-Light Particle Model is correct, there is no limit to the size of elementary particles &mdash other than all of the mass & energy in the universe. Let me absolutely clear &mdash there is no limit to the size of elementary particles.

Particle physicists believe elementary particles are things like: electrons, protons, & neutrinos. They believe atomic nuclei are collections of smaller elementary particles. The Ball-of-Light Particle predicts atomic nuclei are actually single particles &mdash in essence, &ldquoelementary&rdquo particles. As the size of elementary particles increase in size, they become less stable. However, it appears it is possible to have stable, spherical elementary particles that are magnitudes larger than imagined by physicists and astronomers. The Ball-of-Light Particle predicts stars are nothing more than giant atoms. The core of a star is a single particle. For example, when a star has a nova event and blows away its outer plasma envelope, a white dwarf is exposed. Contrary to standard theory, the Ball-of-Light Particle predicts a white dwarf is actually a single elementary particle &mdash in essence, the core of the star.

The Ball-of-Light Particle predicts the objects called, &ldquoBlack Holes&rdquo are not infinitely small, and infinitely dense. It appears that objects like white dwarfs, neutron stars, pulsars, black holes, etc, are actually elementary particles &mdash and they have maximum density. If correct, the Ball-of-Light Particle Model predicts that a wide number of theories in astronomy are completely wrong. Keep in mind the theory of black holes is just that, a theory. The same can be said of the standard model for how stars work.

Even the Big Bang theory will change. In essence, it appears the universe exploded &mdash not from an infinitely small singularity &mdash but from one, single, massive ball-of-light that contain all of the mass & energy of the universe. That particle &mdash that was the GOD particle!

Over the years, I have been developing an entire new type of astronomy — one that is based upon the grand unification of physics. This page will have the main links for this new type of astronomy.

Hello, my name is John Nordberg. Welcome to my site. It is a very old website going through some growing pains. I hope you enjoy my vision of time, the grand unification of physics, the solution to fusion energy, a new solution for getting fresh water in hot deserts, and a solution to global warming.


Şərhlər

October 10, 2016 at 9:53 am

I won't argue with your calculations, but I always worry that articles like this put people off even starting. M31 is a very easy target and under my quite badly light-polluted skies I can still get a presentable image of with an hour's integration time. Yes my best shots of it have a few hours of exposure including at a 'dark site' but it is realistic for beginners to get a satisfying image in a relatively short session under 'urban fringe' skies.

My skies are usually 18-19 I have managed to get a recognisable and colourful image of M74, the faintest Messier galaxy, with about 45 minutes exposure. Yes it is noisy, but that is with it in the edge of the visible yellow fug of light pollution.

Darks skies unarguably mean much better images, faster, but please don't put beginners off having a go in their own backyard. When you're starting every image of a galaxy is a fantastic achievement.

Şərh yazmaq üçün daxil olmalısınız.

Jerry Lodriguss Post Author

October 10, 2016 at 4:19 pm

Great point, thanks for your comments!

Şərh yazmaq üçün daxil olmalısınız.

October 12, 2016 at 5:09 pm

nice article although I am a bit wary of the generic statement "less contrast / brighter sky needs to be compensated by more exposure time". Most explanations I saw didn't really address the reason for this or gave as reason that it forces shorter exposure times to avoid sky saturation.

This confused me for a while into thinking the only issue is the added read noise due to splitting up exposures. When in actuality the dominant problem is likely that the bright sky itself adds shot noise without increasing signal (because if it were just an added brightness offset due to reduced contrast it would be easy to subtract from the stack with no adverse effect on quality).

I know you addressed signal / noise in a previous post but I think it is worth spelling out what it means in this context. Of course read noise is relevant too especially with an uncooled camera. My mount doesn't track too well so I do mostly very short exposure stacks that are not limited by sky brightness. I would expect under same sky conditions the only detrimental effect of shortening individual exposures (for same total integration time) is read noise. Unfortunately read noise is also more significant when exposure time is short and signal thus low.

Şərh yazmaq üçün daxil olmalısınız.

Jerry Lodriguss Post Author

October 15, 2016 at 2:13 pm

Thermal signal noise can also come into play with older cameras used under higher ambient temperatures.

I intentionally wanted to stay away from the complicated mathematical formulas needed to incorporate all of these noise terms because most people don't understand them, and only want a simple rule-of-thumb.

Şərh yazmaq üçün daxil olmalısınız.

February 8, 2018 at 7:32 pm

Hi Jerry
All very interesting and thanks for the article.
I'm wondering how does all this change or not, if from the suburban backyard you use light pollution or narrowband filters. With filters do you still need tens of hours from the backyard or do filters effectively put you in a dark site even though you are not?
Cheers Richard


How do you calculate the number of photons?

You calculate the energy of a photon, and then you use the total energy to calculate the number of photons.

Number of photons = #"Total energy"/"Energy of one photon"#

Few instructors will make the question so simple. Instead, they might disguise it as follows.

A common laser pointer produces 1.0 mW at a wavelength of 670 nm. Calculate the number of photons produced per millisecond.

Step 1. Calculate the energy of a photon.

#E = (hc)/λ = (6.626 × 10^34"J·s" × 2.998 × 10^8"m·s"^-1)/(670 × 10^-9"m") = 2.965 × 10^-19 "J"#

Step 2. Calculate the total energy per second.

Total energy = #1.0 × 10^-3"W" × (1"J·s"^-1)/(1"W") = 1.0 × 10^-3 "J·s"^-1#

Step 3. Calculate the number of photons per millisecond.

#"Total energy"/"Energy of one photon" = 1.0 × 10^-3 "J·s"^-1 × (1"photon")/( 2.965 × 10^-19"J") ×#

#(1"s")/(1000"ms") = 3.4 × 10^12 "photons/ms"#


Videoya baxın: الضوء وطاقة الكم - حساب طاقة الفوتون (Dekabr 2021).