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Aplicación del principio de incertidumbre de Heisenberg a los fotones

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Solución:

El Principio de Incertidumbre de Heisenberg no implica la velocidad. implica impulso, y este es uno de los lugares donde esa distinción es muy importante. Todos los fotones viajan a la misma velocidad, sí, pero su impulso puede tomar cualquier valor. Como tal, la incertidumbre en su posición y la incertidumbre en su impulso todavía están vinculados de la misma manera que lo estarían para la materia ordinaria.

De hecho, debido al hecho de que los fotones viajan a la velocidad de la luz, su energía y momento están relacionados por $E=pc$. Aplicando la relación habitual de Planck-Einstein $E=hf$, podemos ver que una incertidumbre en el momento del fotón también es directamente proporcional a la incertidumbre en la frecuencia del fotón, lo que podría ser más fácil de representar (es decir, en el caso de los fotones, la El principio de incertidumbre de Heisenberg vincula la incertidumbre en su posición y la incertidumbre en su frecuencia).

Si conocemos la velocidad, entonces no debería tener ninguna información sobre su ubicación debido al principio de incertidumbre de Heisenberg.

El principio de incertidumbre en sus formas comunes dice:

$$Delta pDelta x ge frac hbar 2$$

Ahora bien, si conoces la velocidad de un fotón, no sabes absolutamente nada sobre la impulso de un fotón porque su momento es $frachfc$ y no conoces la frecuencia $f$, y por lo tanto tampoco conoces $Delta p$.

Del mismo modo, saber que entró por la ventana tampoco dice mucho sobre $Delta x$.

Cualquier medida de $f$ tendrá una incertidumbre y, por lo tanto, habrá una incertidumbre para $x$.

Me gustaría mencionar alguna interpretación que me hizo entender más fácilmente estos conceptos.

Imagina que tu ventana se encogió a aproximadamente el tamaño de la longitud de onda. Sin duda observarías difracción fenómeno bajo esta condición.

Puede interpretarlo como un resultado del principio de incertidumbre en un caso en el que X El eje es paralelo a la pared donde instaló su pequeña ventana.

(Después de disminuir la incertidumbre de la posición del fotón [on X axis]el fotón aumentó su incertidumbre de impulso [on X axis too] para que se conserve el principio de incertidumbre)

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