有沒(méi)有可能把光子在波長(zhǎng)以下？

解答動(dòng)態(tài)

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  將光子在比其波長(zhǎng)更小的區(qū)域不僅在原則上是可以想象的，而且是目前實(shí)驗(yàn)上可以實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)。
  特別是在等離子體電子中，人們建造空腔，將電磁場(chǎng)在如此微小的區(qū)域內(nèi)，持續(xù)多個(gè)振蕩周期。這是2010年的一篇綜述：《等離子體光子學(xué)對(duì)光的亞波長(zhǎng)的綜述》現(xiàn)代光學(xué)571479（2010），最近在這方面做了很多工作。另一個(gè)很好的例子是“picocavities”，比如最近的Science 354，726-729（2016）。
  關(guān)于問(wèn)題
  ，光子是否可能存在于物體內(nèi)部？
  我們可以給出一個(gè)明確的答案“是！&關(guān)于光子大小的概念性問(wèn)題，受限光子可以被描述為各種場(chǎng)度的疊加。所以這里沒(méi)有概念上的問(wèn)題。它是否是單光子取決于你在系統(tǒng)中精確地激發(fā)哪個(gè)量子態(tài)。
  在等離子體激元的情況下，具體來(lái)說(shuō)，一個(gè)實(shí)際上沒(méi)有純光子激發(fā)，而是在封閉腔材料中混合了對(duì)電子的激發(fā)。這種混合激發(fā)被稱為等離子體激元。一般來(lái)說(shuō)，
  
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  A光子沒(méi)有確切的波長(zhǎng)。由于傅里葉變換的海森堡不確定關(guān)系的性質(zhì)，如果光子沒(méi)有無(wú)限的空間范圍，那么它必須有有限的（非零）光譜范圍。在我研究超快激光物理的工作中，我們經(jīng)常產(chǎn)生周期數(shù)很少的脈沖，有些人只產(chǎn)生單周期脈沖。獲得如此短的脈沖的主要是你能獲得多寬的光譜（你能精確地控制光譜相位也是非常重要的）。
  現(xiàn)在，我談到了波長(zhǎng)，但是你可能知道光子攜帶的能量是由它們的頻率決定的。這個(gè)頻率和波長(zhǎng)有關(guān)，能量和持續(xù)時(shí)間也有不確定性關(guān)系。
  如果你仍然不相信，因?yàn)槲疫�沒(méi)有真正討論量子方面的情況，考慮無(wú)限阱問(wèn)題，這是所有量子力學(xué)的學(xué)生都知道的。你知道本征態(tài)是什么，但這些并不都是可能的狀態(tài)。你也可以有一個(gè)線性疊加的任何或所有這些狀態(tài)，事實(shí)上，它可以表示任何函數(shù)，是零的邊界和良好的表現(xiàn)為這樣一個(gè)疊加。換言之，你可以提出一個(gè)具有任意窄峰的函數(shù)，并且保證你能夠?qū)⑺�表示為態(tài)的疊加。這個(gè)問(wèn)題中的薛定諤方程只對(duì)單個(gè)粒子建模。所以這等于說(shuō)你可以把粒子在一個(gè)任意小的空間范圍內(nèi)，這只是意味著粒子將處于一個(gè)疊加態(tài)。
  I會(huì)注意到，在這個(gè)勢(shì)中，峰值一般不會(huì)持續(xù)，它會(huì)迅速，但是如果你的勢(shì)和波函數(shù)是正確的，那么這是肯定有可能的，而且相干態(tài)證明了這一點(diǎn)。另一個(gè)答案，Wolpertinger，說(shuō)明它實(shí)際上已經(jīng)完成了，我想補(bǔ)充的是，為什么這并不奇怪，光子是如何產(chǎn)生的？
  I并不是指光子從外部進(jìn)入空腔。它根本無(wú)法滿足您描述的情況。
  要使用光子，您必須創(chuàng)建一個(gè)光子。如果你沿著鏡子的表面加速一個(gè)電子，電子的電場(chǎng)就會(huì)變成磁?Ｈ綣�哉a底憂懊嬗兇愎壞目占�，磁场会转粨Q氐緋。�这样的能量包的传播就是晤U撬�藱n墓庾�。当它撞豁d攪硪桓霰礱媸�，光追f環(huán)瓷浠蛭�叔帲结锣P旱陀諞桓霾ǔさ木嗬�，光子矒Q岱⑸�。近x鍪悄芰看憂惶宓囊徊啻�凳~攪硪徊�。那么调制辐射呢�?br/> 通常你不會(huì)加速一個(gè)電子。通常我們把大量的電子一起加速。我們周期性地這樣做，使電子來(lái)回加速，產(chǎn)生的現(xiàn)象與單電子輻射非常不同。發(fā)射的公共場(chǎng)（取決于發(fā)射器的形狀，它可以是一個(gè)電天線或磁性天線（你的表面只有一個(gè)天線））在腔體的另一側(cè)誘導(dǎo)表面電子的共同激發(fā)。它們依次發(fā)射一個(gè)公共場(chǎng)（當(dāng)然，能量損耗會(huì)減弱）。有了計(jì)算厚度的空腔壁或更好的復(fù)合材料層，這些能量損失就可以減少。
  光等離子體光變換的有趣之處在于，它可以調(diào)制電磁輻射，聚焦電磁輻射，并將其與當(dāng)今的個(gè)人電腦一起用于計(jì)算任務(wù)。
  
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