6.1 Fotoelektrisk effekt og Compton-spredning

Hjem ／ Kapitel 6: Kvantedomænet (V5.05)

I Teorien om energifilamenter (EFT) er lys et bølgepakke-fænomen: en tensorforstyrrelse, der udbreder sig gennem et “energihav”. En sådan forstyrrelse bliver først en stabil pakke, når den passerer en lokal tensortærskel; på samme måde kan en modtager kun optage energi, når dens egen struktur passerer en absorptionstærskel. Den observerede “partikelkarakter” betyder derfor ikke, at lys er en strøm af kugler; den opstår, fordi emission og absorption sker i udelbare portioner fastsat af tærskler, mens forløbet mellem kilde og modtager følger bølgelove—udbredelse, fase og interferens. Sammenfattende: bølgen angiver ruten, tærsklerne angiver portionen.

I. Én mekanisme: tre tærskler, tre diskrete trin

Et fuldt “ankomst–afgang” af lys kan opdeles i tre led. Tilsammen forklarer de, hvorfor energi udveksles portionsvist.

• Tærskel ved kilden: tærskel for pakke­dannelse
  I kilden ophobes tensor og fase og udvikler sig. Når frigivelsestærsklen nås, forlader den lagrede energi systemet som et koherent hylster—én fuld pakke. Under tærsklen sker ingen “drypvist lækage”; ved tærsklen er emissionen fuldstændig. Udslip bliver således portionsopdelt.
• Tærskel på ruten: tærskel for udbredelse
  Energihavet giver ikke “grønt lys” til enhver forstyrrelse. Kun forstyrrelser med tilstrækkelig koherens, inden for et transparensvindue af frekvenser og i overensstemmelse med en lavimpedanskanal, kan nå langt som stabile pakker. Øvrige opvarmes, spredes eller drukner i baggrundsstøj nær kilden.
• Tærskel ved modtageren: lukketærskel
  En detektor eller en bundet elektron skal passere en materialeport, før absorption/emission regnes som afsluttet. Porten er udelbar: enten sker intet, eller den lukker på én hel portion. Derfor sker detektion og energiudveksling “én portion ad gangen”.

Kort fortalt: pakke­dannelses­tærsklen gør emissionen diskret, udbredelses­tærsklen filtrerer, hvad der når langt, og lukke­tærsklen gør absorptionen diskret. Denne tærskelkæde forener bølgeforløbet og “bogføring i portioner” i ét samlet fysisk billede.

II. To klassiske eksperimenter set gennem tærskelkæden

1. Fotoelektrisk effekt: farvetærskel, ingen ventetid, intensiteten ændrer “antallet”
   Historisk glimt: I 1887 bemærkede Hertz, at ultraviolet lys fremmer gnister. I 1902 rapporterede Lenard tre love: der findes en farvetærskel (frekvens); elektroner optræder øjeblikkeligt; intensiteten ændrer antallet af elektroner, ikke energien per elektron. I 1905 forklarede Einstein det med diskrete energiportioner; i 1914–1916 bekræftede Millikan sammenhængene med høj præcision.

Fortolkning i Teorien om energifilamenter:

• Hvorfor “én for én”: Diskretion opstår i begge ender: kilden slipper hele pakker ved pakke­dannelsen, modtageren lukker på en hel portion i materialeporten. Ruten er bølgestyret; i transaktionsøjeblikket tælles portioner.
• Intensiteten ændrer “tempoet”, ikke “størrelsen per portion”: Intensiteten bestemmer hvor mange pakker pr. tidsenhed der frigives, så strømmen følger intensiteten; energien per portion er knyttet til farven, ikke til intensiteten.
• Ingen observerbar ventetid: Det er ikke en langsom optakt; når en kvalificeret pakke ankommer, lukkes transaktionen straks.
• Farven har en tærskel: En bundet elektron skal passere materialeporten for at slippe fri. “Slagstyrken” i én pakke bestemmes af kildens takt—farven. Er farven for rød, er én portion ikke “hård” nok; højere intensitet hjælper ikke.

2. Compton-spredning: én portion, én elektron, én hændelse
   Historisk glimt: I 1923 lod Compton monokromatisk røntgenstråling spredes på næsten frie elektroner og fandt, at større spredningsvinkel giver mere “rødt” (lavere frekvens) spredt lys. Han tolkede det som en én-til-én-transaktion med en elektron og modtog Nobelprisen i 1927.

Fortolkning i Teorien om energifilamenter:

• Bølger former stadig resultatet: Før og efter hændelsen følger hylster og fase bølgelovene; diskretionen viser sig kun i transaktionsøjeblikket.
• Diskrete spredningshændelser: Modtageporten kræver, at hver lukning omfatter én fuld portion—ingen opdeling af én portion mellem flere elektroner.
• Transaktion af én portion: Et tensor-bølgepakke “låser” til en elektronisk delstruktur, der kan åbne porten, og lukker én-til-én, idet energi og impuls afgives; det spredte lys rødskiftes, og ved større vinkler afgives mere energi.

III. Følger af tærskelkæden: ikke enhver forstyrrelse når langt

Mange “signaler” dør ud i kilden eller bliver i nærfeltet på grund af udbredelses­tærsklen:

• Utilstrækkelig koherens: Hylstret falder fra hinanden ved fødslen, så en stabil pakke dannes ikke.
• Forkert vindue: Frekvensen falder i miljøets stærkt absorberende bånd og slukkes på kort afstand.
• Kanal-mismatch: Ingen passende lavimpedanskanal eller orienteringen passer ikke, så energi dissiperes hurtigt.

Signaler, der når langt, opfylder samtidig tre krav: god pakke­dannelse, rigtigt transparensvindue og kanaltilpasning.

IV. Forhold til eksisterende teorier

• I overensstemmelse med kvantemekanik: Udsagnet “energien i hver diskret portion skalerer med frekvensen” gælder fortsat. Teorien om energifilamenter forankrer diskretionens oprindelse i pakke­dannelses­tærsklen (kilde) og lukke­tærsklen (modtager) uden nye entiteter.
• Forenelig med kvanteelektrodynamik: Beregningspraksis, der behandler lys som feltkvanta, er uændret anvendelig. Teorien om energifilamenter tilfører et konkret substratperspektiv: havet begrænser udbredelse og fase, mens filamenter og materiale leverer tærskler og lukninger.
• Konsistent med klassisk bølgeteori: Interferens og diffraktion er bølgefænomener. Teorien om energifilamenter fremhæver: bølgen former banen; tærsklerne kvantiserer transaktionen—begge sider er sande samtidigt.

V. Vigtige pointer

• Lys opfører sig som bølgepakker, der udbredes og interfererer i energihavet efter bølgelovene.
• Diskretion (“én ad gangen”) udspringer af tærskler: pakke­dannelse ved kilden og lukning hos modtageren gør emission og absorption portionsvise.
• Fotoelektrisk effekt viser en hård tærskel hos modtageren: farven afgør, om en portion passerer porten; intensiteten ændrer kun portionshastigheden, ikke energien per portion.
• Compton-spredning viser geometrien én portion–én elektron: større vinkel → mere energi afgives → stærkere rødskift.
• Ikke enhver forstyrrelse bliver til “lys på lang afstand”: kun pakker, der er veldannede, inden for det rette vindue og tilpasset kanalen, når langt; resten slukkes nær kilden.