Энергия кванта в чем измеряется
Перейти к содержимому

Энергия кванта в чем измеряется

  • автор:

§ 48. Энергия кванта

Электрон, вращающийся на орбите № 1, пребывает на низшем энергетическом уровне, так как он обладает минимально возможной энергией, равной – 13.6 эВ. Такой электрон не может излучать энергию, как не может разуться босоногий. Если внешнее поле отсутствует, как например, в глубоком космосе, то электрон на этом уровне может оставаться сколько угодно, хоть миллиард лет. По этой причине орбиту № 1 принято называть стационарной. Очевидно, чтобы излучить энергию, сначала ее надо получить. Например, от Солнца. Если электрон поглотит солнечный квант с энергией 10.2 эВ, он окажется на втором энергетическом уровне (орбита № 2), где его энергия равна – 3.4 эВ. Это легко проверить: Е2 – Е1 = –13.6 + 10.2 = – 3.4 (эВ) (48.1).

В возбужденном состоянии электрон будет недолго. Через долю секунды он излучит квант с энергией 10.2 эВ и вернется обратно на первый уровень. Возникает вопрос: может ли электрон захватить любой квант? Очевидно, нет. Представим разрешенные уровни энергии в виде ступенек лестницы. Поднимаясь по лестнице, мы должны ставить ногу точно на ступеньку, иначе рискуем оступиться и упасть. Так и электрон. Чтобы очутиться на более высокой орбите, он должен «поглотить» квант с энергией, в точности равной разности между конечным и исходным уровнями. Ведь других промежуточных орбит в атоме не существует.

Правда, могут быть варианты. Например, если электрон на орбите № 1 захватит квант с энергией, равной 12.1 эВ, то он перепрыгнет на орбиту № 3, минуя орбиту № 2. Это как если человек бежит вверх, перепрыгивая через ступеньки.

В принципе, электрон может оставаться на высшем уровне достаточно долго. Это случается, когда окружающее пространство заполнено излучением и электрону трудно отдать излишек энергии. Например, атом находится внутри раскаленной солнечной короны. Возможно, электрон излучает квант в пространство, но он тут же получает его обратно. В этом смысле все разрешенные орбиты тоже можно называть стационарными, так как, находясь на них, электрон сохраняет энергию. Это противоречит теории Максвелла, исходя из которой, электрон при непрерывном вращении должен постоянно излучать энергию, уменьшая радиус вращения, пока не упадет на ядро. Это не соответствует практике: ведь атомы стабильны. Очевидно, электрон излучает излишек энергии только при переходе с высшего уровня на низший. Как он это делает – тайна века! Фейнман говорил, что самая большая загадка электрона в том, что он имеет массу покоя. Действительно, свободный электрон имеет массу, это признак частицы. Но, находясь внутри атома, он легко поглощает и генерирует фотоны, которые не имеют массы покоя. Здесь есть о чем подумать.

Мы уже говорили, что электрон излучает квант в течение 10 -8 с независимо от величины его энергии. Это интересно. Допустим, электрон перескочил с уровня № 3 на № 2. В этом случае энергия кванта составит: Е3 – Е2 = -1.5 – (-3.4) = 1.9 (эВ) (48.2). Получается, что при переходе 2?1 энергия излучения в пять раз больше, чем при переходе 3?2, хотя время излучения одинаково. Это возможно, если скорость излучения в первом случае больше. Но скорость излучения есть энергия, деленная на время. Выходит, энергия кванта пропорциональна параметру, который измеряется в с -1 .

Такую размерность имеет частота, которую в квантовой физике принято обозначать как ?.

Обозначим энергию излученного кванта как ?mn = Em – En (48.3), где m, n – номера разрешенных уровней (m>n). Эта энергия пропорциональна некоей величине, измеряемой в с -1 , как частота ?. Но мы не можем просто написать: ?=?. Энергия измеряется в джоулях, а частота в герцах. Нужен переходный коэффициент. Обозначим его h. Тогда: ? = h? (48.4). Уравнение (48.4) определяет энергию кванта излучения. Величину h называют постоянной Планка. Интересно выяснить ее физический смысл. Перепишем (48.4) в виде h = ?/? (48.5). Из уравнения (48.5) следует, что постоянная Планка численно равна энергии кванта при ?=1 с -1 . Очевидно, в микромире 1 Гц это частота, которой соответствует минимальный квант энергии. Постоянную Планка h еще называют квантом действия. Расчеты показывают, что величина h = 4.114х10 -15 эВ с. Это действительно очень маленькая величина. Подчеркнем, что в теории квантов ? – это просто число, на которое нужно умножить h, чтобы получить энергию кванта.

Зная энергию кванта, легко вычислить его частоту. Перепишем (48.4) в виде: ? = ?21/h (3.6). Тогда для кванта ?21 = 10.2 (эВ) имеем: ? = 10.2/4.14х10 -15 = 2.47х10 15 (Гц). Это большая величина, если под ? понимать частоту колебаний поля. Из теории Максвелла следует существование электромагнитной волны, которая перемещается со скоростью света. Герц опытами доказал, что такие волны существуют, по крайней мере, в диапазоне радиочастот. Предположим, что квант излучения есть фрагмент этой волны, причем частота кванта совпадает с частотой волны. Вычислим длину этого фрагмента. Если скорость кванта равна скорости света с = 2.99х10 8 м/с, а время излучения равно 10 -8 с, то расстояние между началом и концом кванта равно: L = 2.99х10 8 х10 -8 = 2.99 (м). По сравнению с диаметром орбиты электрона эти три метра огромная величина, почти бесконечность. В таком случае при изучении квантов мы можем использовать некоторые методы теории Максвелла-Герца, которая описывает идеальные бесконечные электромагнитные волны света.

Световые волны, согласно Герцу, занимают диапазон от 380 нм (фиолетовый край) до 760 нм (красный край). Попробуем вычислить «длину» волны для кванта с энергией ?21 = 10.2 эВ. Согласно теории волн: ? = сТ = с/? = 2.99х10 8 /2.47х10 -15 = 1.21х10 -7 = 121 (нм). Выходит, квант с длиной волны 121 нм попадает за фиолетовый край, видеть его нельзя. Такой свет называют ультрафиолетовым. Кванты от переходов электрона с еще более высоких уровней на первый имеют еще большую частоту и, следовательно, еще меньшую длину волны. Значит, все они находятся в ультрафиолетовой зоне и тоже невидимы.

Возникает вопрос, какие кванты из спектра водорода может видеть человек? Для этого надо вычислить «длину» волны, соответствующую квантовому переходу, и сравнить её с диапазоном Герца. Попробуем вычислить ? для кванта, излучаемого при переходе с 3-го уровня на 2-й: ?32 = – 1.5 – (– 3.4) = 1.9 (эВ). Соответствующая частота ?32 = 1.9/4.14х10 -15 = 0.45х10 15 (Гц), тогда ?32 = 2.99х10 8 /0.45х10 -15 = 664 (нм). В справочнике по оптике находим, что эта длина волны соответствует красному цвету. Аналогичные расчеты дают: для кванта ?42 длина волны ?42 = 613 нм, что соответствует оранжевому цвету, для кванта ?52 длина волны ?52 = 433 нм, что соответствует темно-синему цвету. Из справочника известно, что атом водорода также испускает излучение с длиной волны 410 нм, имеющее фиолетовый цвет. Очевидно, оно соответствует кванту ?62. Следующие кванты серии ?m2 уже попадают в ультрафиолетовую область. С другой стороны, расчеты показывают, что при переходе электрона с четвертой орбиты на третью кванту ?43 соответствует длина волны 1880 нм. Это лежит за инфракрасной границей. Кванту ?53 отвечает длина волны 1278 нм, это тоже в инфракрасной области.

Кванты, Энергия кванта, формула

Согласно Планку, любое излучение (в том числе и свет) состоит из отдельных квантов. Вследствие этого энергия излучения всегда равна энергии целого числа квантов. Однако энергия отдельного кванта зависит от частоты.

E энергия кванта, или квант энергии, Дж
ν частота излучения, Гц
h постоянная Планка (квант действия), Дж × с

постоянная Планка (квант действия)

\[ h = 6,626176 × 10^ <-34>\]

то энергия кванта определяется формулой:

Кванты излучения, частоты (или длины волны) которых соответствуют области видимого света, называются световыми квантами.

Квант энергии, как устроен и как движется

В статье 1. Квант энергии, из чего он состоит я предположил, да это знали и знают многие, что квант энергии, именно энергии, а не воды, атома, денег или чего-либо другого, состоит из полей двух полярностей: электрического и магнитного. Представил его схематическое изображение, которое нашел в Интернете, и которое мне показалось наиболее подходящим к реальному явлению (кванту). Но этого мало.

Если инопланетянину (а мы таковыми являемся по отношению к кванту) сказать, что болт состоит из железа и имеет продолговатую форму, то инопланетянин не сможет употребить этот болт в дело. Надо ему еще рассказать и о головке болта, и о резьбе, и о его точных размерах, и о его связях с внешним миром и тому подобное.

Вот в данной статье я и попытаюсь рассказать, как устроен квант еще более близко к реальности, нежели его предыдущее схематическое изображение. Представить, используя законы физики, как он может двигаться, какие параметры этого движения и прочее. Верна эта модель или нет – время покажет.

2. Квант в классическом представлении

Вообще-то классическая наука о представлении кванта в каком-то пространственном виде ничего не говорит, по крайней мере я таких рассуждений не встречал ни где. В основном идут рассуждения о фотоне, а это как будь то одно и то же. Наука не предлагает ни точного разграничения этих объектов, ни того, что их объединяет. Это для науки примерно одно и то же. Этому обучают в школе, ВУЗе и также так думают все академики и все ученые мира.

Никто не обращает ни малейшего внимания ни на амплитуду колебаний этой волны, ни на количество колебаний данной волны в кванте или фотоне. Все верят, что для кванта важна только частота колебаний. От нее якобы зависит энергия фотона. Но от частоты никакая энергия зависеть не может вообще. Любой преобразователь частоты вам это подскажет. С амплитудой некоторые умельцы обходятся следующим образом, как на данной картинке 1.

Большинство же представляет волну, как на рис. 2.

Но ведь это на картинке так представляется волна, а в природе, так сказать, в живую, как представить эту волну? Вот, допустим, Ричард Фейнман живую волну представить не может. На сайте Акимова Ильи Юрьевича я прочел о размышлениях Фейнмана по этому поводу. “…на просьбу студента дать хотя бы приближённое описание электромагнитных волн. Он (Фейнман) ответил:

“Когда я начинаю описывать магнитное поле, движущееся через пространство, то говорю о полях E и B (векторные величины, характеризующие соответственно электрическое и магнитные поля), делаю руками волнистые движения, и вы можете подумать, что я способен их видеть. А на самом деле, что я вижу? Вижу какие-то смутные, туманные, волнистые линии, на них там и сям написано E и B, а других линий имеются словно какие-то стрелки… которые исчезают, едва в них вглядишься. Когда я рассказываю о полях, проносящихся сквозь пространство, в моей голове катастрофически перепутываются символы, нужные для описания объектов, и сами объекты. Я не в состоянии дать картину, хотя бы приблизительно похожую на настоящие волны”.

Видите, даже гений, который описывает это явление огромными формулами, гипнотизирующий доверчивых читателей, на самом деле не понимает, что он описывает.

Волну “могут” представлять только те, которые пока ничего не понимают.

3. Какие трудности представляет этот взгляд на квант?

Напряженности E и H – это физические величины, которые объективно существуют в природе. Но могут ли они существовать в действительности в виде волны? Если бы такие волны существовали, то мы могли бы произвести такие измерения Рис. 3.

Для этого бегущую волну надо превратить в стоячую волну путем отражения волны, например, от стенки ящика. Если расстояние между стенками ящика будет кратно нескольким длинам волн, то стоячая волна будет как на картинке. Помещая в точки 1-1, 2-2, 3-3 и так далее щупы от гальванометра можно было бы получить синусоидальное представление напряженности электрической составляющей волны E. Помещая между точками 4-4, 5-5 или в другие точки магнитной составляющей волны магнитную стрелочку и измеряя силу ее ориентации по направлению вектора Н, можно составить представление о форме магнитной составляющей волны. Но в действительности такие картинки полей получить не удастся. А что покажет гальванометр, если щупы будут расположены вне плоскостей распространения плоских волн? Ничего. А если что-то покажет, то это уже не плоская волна, а с каким-то объемом. Может быть тогда плоской волны нет? Ну хорошо давайте за вращаем векторы E и H вокруг оси X и получим круговую поляризацию. Тогда мы можем выйти из плоскости, но прибор должен срабатывать только тогда, когда эту точку будет проходить вектор, то есть прибор будет показывать импульсы.

Ученый верит, что фотон именно такая электромагнитная волна и изображает ее, вышеуказанным образом. Он верит, что электрическая напряженность определенной полярности переливается в соответствующую полярность магнитной напряженности. А магнитная напряженность переливается в электрическую напряженность другой полярности и так далее. Благодаря этому волна бежит в пространстве со скоростью света.

Мы попытаемся понять: как же может двигаться такая волна. Рассмотрим одну классическую волну Рис. 4.

В ней под синусоидой нарисованы стрелочки. Как можно представить их поступательное движение, если они не представлены никаким материальным носителем, а просто знаками Е и Н? А по сути дела это просто какие-то числа.

Я не буду мудрствовать лукаво, а просто заменю в волне абстрактные стрелочки живыми, то есть существующими в природе, полями: магнитным и электрическим.

В этом случае волна будет выглядеть так, как на рисунке 5. Но и в этом случае есть излишества. В природе не существует вот этой огибающей синусоиды. Для нее нет материала, она просто символ формы поля.

Если бы волна существовала в природе действительности, то она должна быть такой. Без отдельной огибающей. Фактически есть только массивы полей. Рис. 6.

И как же эта волна может двигаться? Чтобы волна передвигалась надо, чтобы материальный ее носитель каким-нибудь образом передвигался вперед. Так как волну ничего не толкает, то мы будем считать, как и вся наука, что каждый элемент поля индуцирует определенный вид другого поля. С неизбежностью можно считать, что возникновение материального носителя индуцированного поля происходит за счет потери материального носителя индуцирующего поля. То есть одно поле, исчезая, превращается в другое. Построим несколько моделей таких превращений.

Вырежем в произвольном месте волны небольшой кусочек поля и проследим, как он может двигаться. Рис. 7. Вот зеленая полоска электрического поля, уменьшаясь в размере, переливается (индуцирует) в синюю полоску магнитного положительного поля 1. Может ли зеленая полоска индуцировать магнитное поле в положения 2 или 3? Нет. Длина волны может быть разной, о чем зеленая полоска знать не может, поэтому она индуцирует поле вокруг себя.

Дальше синяя полоска магнитного поля, уменьшаясь, индуцирует отрицательное электрическое поле в виде желтой полоски (точно также, как зеленая переливалась в синюю), которая (желтая) индуцирует красную полоску, магнитное отрицательное поле, и так далее. В данной модели изменялись размеры полосок.

Во второй модели (рисунка нет) размеры полоски не изменяются, а индукция совершается за счет изменения концентрации полей в полосках. Обе эти модели плохи по многим причинам. И одна из них состоит в том, что эти движения не вписываются под изначальную синусоиду. В следующей модели попытаемся переливать целые волны.

Вот на этой картинке (Рис. 9) волны целиком переливаются друг в друга за счет изменения плотности материального носителя и, в результате этого, движутся вперед. В цикле 1 субстрат электрического поля уменьшает свою плотность, индуцируя, увеличивающуюся плотность магнитного поля. В цикле 2 магнитное поле (синее) также индуцирует электрическое поле обратной полярности (желтое) и так далее.

Более наглядная картинка движения волны, это когда волна движется с изменением формы. Здесь хоть что-то похоже на волну.

Конечно это неказистые картинки и рассуждения, но они все-таки на много ближе к истинному положению вещей, нежели движение символов Е и Н или стрелочек, которое видятся Фейнману. Что можно на физическом уровне измерять, наблюдать и вообще как-то исследовать электромагнитную волну, представленную математическими символами? Ничего. Об этом еще в начале 20-го столетия рассказывал Ульянов. Подозреваю, что Фейнман об этом и не догадывался. Если вы мыслите в категории полей, то можете над ними работать. Над символами Е и Н тоже можно работать и работают, но это все равно что искать в стогу сена иголку, которой там нет.

В материальной категории мышления поиск истины также похож на поиск иголки в стогу сена, но в этом случае она там есть. Мы наблюдаем электромагнитные волны в виде полей, а в виде символов их представляют только верующие в эти символы. Несомненно, что поиск истины путь не простой. Какой недостаток в выше приведенных примерах? В них нет объема. В природе нет безразмерных объектов. Они существуют только в математическом мире. В математике точка без размеров, линия и плоскость без толщины. Как только в математике вы вводите объем, все уравнения уходят куда-то в бесконечность, в отрицательный или комплексный несуществующий в реальности мир. В категории физических полей объем напротив позволяет лучше понять сущность процессов. Попытаемся и мы ввести в наши рассуждения объем.

4. Как разрешить классические трудности в понмании движения кванта?

Заменим плоскую волну эллипсоидом. Рис. 11. В этом случае распространение электромагнитной волны будет выглядеть так. К сожалению, и в этом случае волна еще далека от истинной волны и мало похожа на классическую волну. Ее нельзя описать даже вектором Пойтинга. В каждом сечении есть только одна составляющая этой волны. Но зато есть узлы, в которых вообще ничего нет, как и в классической волне. И кроме процесса индукции в этих волнах никаких других физических процессов не наблюдается. А процесс индукции можно организовать только при движении полей. Движение полей по направлению распространения полей индуцирует другое поле вокруг векторов распространения, а не вперед движения. А это нам не нужно. Остается одно за вращать поля в виде колец вокруг оси распространения. Посмотрим, что из этого получится.

Теперь фотон выглядит так. Рис. 12. Но на этой картинке не видно, какие силы заставляют двигаться фотон. Дело в том, что для самостоятельного движения необходимо действие определенных сил. Движение по инерции по существу нельзя назвать самостоятельным движением. В этом случае объект просто сохраняет это движение, но не производит его. Только внешние силы изменяют это движение. А при самостоятельном движении данное движение воспроизводят внутренние силы. Человек разбегается и прыгает. Пока человек бежит он воспроизводит свое движение за счет внутренних сил. Даже если некоторые внешние силы будут препятствовать этому движению, то внутренние силы до некоторых пределов будут преодолевать внешние силы, и движение будет происходить. Но в прыжке человек движется по инерции, и внешние силы могут тормозить это движение. Если бы это было в космосе, то человек в прыжке мог бы оставаться долго, а на земле гравитация и сопротивление воздуха отберут у него запасенное количество движения.

В общем чтобы объект двигался самостоятельно необходимо, чтобы в нем работали какие-то силы. Это присуще всем самодвижущимся явлениям: будь то человек, любое живое существо, автомобиль, самолет, ракета и все, все, что движется без внешних сил. Но там, где есть силы, там и ускорения, если силы не уравновешены. И поэтому в самодвижущемся объекте всегда есть некоторые элементы, которые движутся быстрее, нежели весь объект. Нижняя часть ноги человека, или допустим, лошади, в некоторое время движется примерно в 2 раза быстрее, чем туловище человека или лошади. В автомобиле верхняя часть колеса движется быстрее, нежели его ось, то есть автомобиль как объект. В ракете продукт горения топлива движется быстрее самой ракеты, чтобы догнать переднюю стенку камеры сгорания и толкнуть ее вперед, а с ней и всю ракету. Ну и так далее.

Такая же ситуация складывается и с квантом. Но есть и принципиальное отличие в движении кванта от всего остального. Все известные нам самодвижущиеся объекты требуют пополнения энергии, израсходованной на движение. А квант на свое движение энергию не расходует. Он переливает части энергии из одного вида в другой в одном направлении, не встречая сопротивления. Естественно выбор направления и количество энергии в фотоне жестко отобрано природой. Это, примерно, так как из не ощущающих атомов природа создала (у нее так получилось) мозг, который вдруг, как говорят ученые – эмерджентно, начал ощущать. Вот такое же диалектическое событие произошло и с энергией, то есть самодвижущимся квантом (фотоном). Неподвижной материи или движущейся по инерции во вселенной великое множество, но у природы получился и квант, который обладает свойством самодвижения. И как в любом другом самодвижущемся объекте, в нем есть элементы, которые движутся быстрее самого кванта.

Вот как это мне представляется. Я рассмотрю схему одного звена фотона, то есть одного кванта. Попытаюсь объяснить, что в этой схеме достоверно, что подтверждается косвенно, а где моя выдумка.

Вот вихрь отрицательного электрического поля (зеленый цвет). Рис. 13. Спрашивается: 1. Может ли быть такой вихрь? Это можно подтвердить только косвенно. В природе много вихрей. Это и торнадо, и смерчи, и водовороты в реках и даже в обычных раковинах, и джеты во вселенной, и токи Фуко в различных электротехнических устройствах или блуждающие токи в земле. Для нас более интересен такой опыт: “…в замкнутом сверхпроводнике был индуцирован электрический ток, который протекал в нём без затухания в течение 2,5 лет (эксперимент был прерван забастовкой рабочих, подвозивших криогенные жидкости)”. Взято из Википедии. Из всего этого можно предположить, что такие вихри возможны и для полей.

2. Поскольку в природе полей, достоверно известных нам, всего 4, то и типов вихрей может быть только 4. Рис. 14.

Нам также достоверно известно и о поляризации света. Это значит, что электрический отрицательный вихрь может вращаться в противоположных направлениях. Это левая и правая поляризации. Если увидим поляризацию на позитронах, то это будет означать, что и электрических положительных вихря будет тоже два типа. Более детальное изучение торсионных полей может показать наличие двух видов поляризации у магнитных отрицательных и положительных полей. Таким образом, можно предположить, что в наблюдаемом нами мире мы можем обнаружить 8 видов квантов.

3. Что нам дает понятие вихря? Вихрь – это движение какого-то поля. А опыты Фарадея показывают, что движение какого-то поля порождает возникновение другого поля. И 4 вихря одного вида поляризации создают вот такие объективно существующие конструкции. На рисунке 15

я изобразил 2 вихря, которые вращаются в плоскости перпендикулярной рисунку и соответственно генерируют электрическое и магнитное поля. Это достоверные факты благодаря опыту Фарадея. Можно только догадываться, как долго могут существовать эти конструкции. Как быстро вихрь одного поля превратится в другое поле. Возможно, что если и возникнет случайным образом такой вихрь, то он растворится, если можно так сказать, в пространстве, как и любой другой вихрь. Например, как воздушный вихрь в воздухе, или водяной вихрь в воде.

4. Многим вихрь кажется каким-то неопределенным аморфным образованием, которое нельзя описать математически и как-то представить его работоспособным. Ну, так представьте его в виде электрического тока.

Согните проводник в виде кольца (Рис. 16), вставьте в это кольцо батарейку. По кольцу побегут электроны, создавая ток. А поскольку электроны обладают отрицательным электрическим зарядом, то движущиеся электроны создадут движущееся отрицательное электрическое поле, то есть вихрь. Благодаря этому вихрю вокруг проводника образуется магнитное поле двух видов: условно будем считать положительное магнитное (S) и отрицательное магнитное (N). Если в точку S поместить магнитную стрелку, то она повернется к кольцу концом N, а в точке N стрелочка повернется к кольцу концом S. Можно предположить, что субстрат силовой линии не меняет своего качества, а просто движется, как, например, вода или воздух. Тогда стрелочка, как флюгер всегда будет ориентироваться по направлению движения этого субстрата или как лодочка будет плыть по силовой линии, не разворачиваясь относительно ее направления. Из-за этого можно сказать, что силовые линии и есть движение вихря.

5. Это зеленое колечко-проводник, рисунок 16, обычный соленоид, он, вернее его магнитное поле, будет притягивать к себе любое тело с магнитным полем. То же самое будет происходить с любым вихрем-колечком.

Если внести в магнитное поле, порожденное отрицательным электрическим вихрем, положительный магнитный вихрь, как показано на рисунке 18,

то этот вихрь будет двигаться к отрицательному электрическому вихрю под воздействием силы F2, как красный конец стрелочки. Силы F1, F2 и F3 порождаются зонами 1, 2 и 3. Если бы поля, порождающие силы F1, F2 и F3 были статичными, то при равенстве сил F1+ F3= F2 вихрь S (красный) в какой бы то точке А остановился, как сердечник соленоида, и ничего интересного не происходило бы.

При попытке приблизить к отрицательному электрическому вихрю отрицательный магнитный вихрь мы встретим сопротивление, создаваемое зонами 1 и 2 (Рис. 19).

При преодолении этого сопротивления силой F, возможно достичь точки равновесия, когда силы тоже будут равны F1+ F3= F2, в точке Б. При статических полях это неустойчивая точка. И опыт показывает, что отрицательный магнитный вихрь будет просто оттолкнут от отрицательного электрического вихря. Все эти примеры я просто привел, чтобы показать какие силы задействованы в данном процессе.

6. Чтобы понять, как взаимодействуют вихри в природе, рассмотрим чуть подробнее поведение одного вихря. Из опытов Фарадея известно, что поля вращаясь и превращают себя в другие поля. Как это может происходить? Перед нами проводник. Рис. 20.

В нем есть электроны, которые создают статическое отрицательное электрическое поле. При включении тока в проводнике двинутся электроны и вместе с ними их поле. Пусть скорость этого отрицательного электрического поля будет равна V. Спрашивается: с какой скоростью будет распространяться магнитное поле? Иначе: скорость фрагмента электрического поля равна V, а какова скорость V1 фрагмента магнитного поля? Это суперважный вопрос, на который пока ответа нет.

Следующее. Во всех учебниках при рассмотрении этого опыта располагают стрелочки или железные опилки и обращают внимание на то, что магнитные силовые линии располагаются концентрическими кругами вокруг проводника. Это верно. А какова будет форма силовых линий, если проводник придет в движение со скоростью V3 перпендикулярно движению электрического поля?

7. Рассмотрим это явление подробнее. Согласно теории относительности, скорость проводника или чего-либо другого не может быть больше скорости света. Поэтому если наш вихрь (Рис. 21)

будет двигаться со скоростью близкой к скорости света, то поле будет сдвигаться назад и в пределе впереди вихря ничего не будет. В этом случае вихрь не сможет ускоряться и будет двигаться просто по инерции.

Если, допустим, скорость вихря меньше скорости света, а индуцируемое им поле распространяется быстрее скорости вихря, то мы сможем наблюдать обычную картину. Впереди вихря появляется индуцированное поле. Вы

видите фрагмент индуцированного поля (Рис. 22). Чтобы этот фрагмент удалился от индуцирующего его вихря, скорость которого V1, он должен обладать большей скоростью V2, нежели скорость V1. В этом случае один вид поля будет переливаться в другой вид поля, и вихрь будет двигаться вперед. Если же выдвижения вперед никакого не будет, то и самостоятельного движения не будет. Система будет двигаться по инерции. Данные рассуждения относятся не только к предлагаемой мною модели кванта, но и к общепринятой форме фотона в виде классической волны. Без элементов в волне, которые движутся быстрее самой волны, волна будет двигаться по инерции, а не распространятся самостоятельно.

Ну и что скажете вы? Пусть и движется квант (фотон) по инерции со скоростью света. Так то, так. Да так он сможет двигаться только до первой встречи с чем-нибудь. Любой протон, нейтрон или электрон, да что угодно, его остановит и точка – фотона больше не существует. А фотон от далекой звезды много чего встретит на своем пути. Да он не сможет преодолеть по инерции нашу атмосферу. А когда он движется самостоятельно, то он движется, например, от электрона к электрону, как птичка от дерева к дереву. Его может остановить только электрон резонансный именно для этого фотона. Такой фотон будет поглощен электроном и электрон изменит свое энергетическое состояние. При инерционном движении у нас на земле будет, и темно, и греть нас будет только земля, если мы будем. Это баллистический взгляд на данную теорию. Современная наука его отвергает и правильно делает.

Тогда возникает следующий вопрос: а почему же все фотоны движутся с одной и той же фиксированной скоростью? Причем предельной – согласно теории относительности. Для ответа на этот вопрос следует внимательней посмотреть на теорию относительности. Противоречит ли появление впереди движущегося со световой скоростью вихря какого-нибудь поля? Как, например, фрагмент индуцированного поля, показанного на рисунке 22? Согласно, не совсем обоснованному предположению, той же ТО, фотон движется со скоростью света только потому, что он не имеет массы. Ну, тогда можно предположить, что он может двигаться и со скоростью большей скорости света. A его части, тем более, могут двигаться со скоростью большей скорости света. По крайней мере, запрет на такую скорость в ТО не содержится. А можно это чем-то подтвердить? Прямого доказательства этого нет, но мне встречались описания некоторых экспериментов по связности частиц и нечто вроде по телепортации (зря не зафиксировал это), в которых ученые обнаруживали, что скорость света оказывалась больше своего номинала. Осмелюсь предположить, что они фиксировали не скорость света, то есть фотона, а только фрагмент фотона, то есть магнитного или электрического поля. И значит они фиксировали скорость фрагмента значительно большей скорости света.

Откуда же возникает положение о том, что фотон движется со скоростью света и поэтому не обладает массой? Это следует из знаменитой статьи “К электродинамике движущихся тел” Эйнштейна. Он математически, подчеркиваю математически, показал, что масса тела изменяется с изменением его скорости по таким-то математическим законам. Но так ли это в самом деле? Та же самая математика показывает, что выводы, сделанные Эйнштейном из его математики, не совсем верны. Об этом можно прочесть в этой статье "О предельной скорости тел"

Все прекрасно знают, что электрон обладает массой. И все знают, что энергия и масса связаны соотношением E=mc 2 , но никто не хочет верить в то, что фотон (квант) может обладать массой. Для того чтобы понять, как квант движется, следует признать, что он обладает массой, а, соответственно, и части кванта обладают соответствующими массами. И эти массы не возрастают с увеличением их скорости и поэтому могут обладать скоростью большей, нежели скорость самого кванта. Естественно в этом случае каждая частичка кванта будет обладать определенным импульсом. Признав это, мы легко построим модель движения кванта.

На картинке 22 вы видите, что отрицательный электрический вихрь (зеленый) индуцирует вокруг себя магнитное поле.

Впереди оказывается положительное магнитное поле (красное), сзади отрицательное магнитное поле. Выделенный его фрагмент движется со скоростью V2 большей, чем скорость индуцирующего его вихря V1. Этот вихрь (фрагмент с массой m) обладает каким-то импульсом mV2=F3t, то есть он притягивает к себе отрицательный магнитный вихрь (синий) с силой F3. В этом же направлении действует и сила F1. При некотором расстоянии между вихрями сила F1+F3 может быть больше силы F2, и синий вихрь будет двигаться к зеленому вихрю. Но зленый вихрь тоже движется вперед со скоростью V1, и все время теряет свое тело, переливаясь в магнитное поле. В пределе зеленый вихрь (отрицательное электрическое поле) мог бы превратится в магнитное поле. А в какое мы сейчас узнаем. Если поменять индуцируемые фрагменты местами, то отрицательный магнитный вихрь сольется с положительным магнитным вихрем и процесс индукции прекратится. Поэтому можно считать, что электрический отрицательный вихрь индуцирует положительный магнитный вихрь (красный).

Потеря тела зеленым вихрем все время пополняется отрицательным магнитным вихрем (синий) в виде отрицательного электрического фрагмента (зеленый).

Но как же формируются вот эти самые фрагменты новых полей, какие изображены на рисунке 23? Ведь по сути, например, отрицательный электрический вихрь, в классическом понимании – это волна, представляется в виде такого колечка, как показано на рисунке 24.

Вокруг этого кольца образуются силовые линии магнитного поля, которые тоже представляют собой колечки, то есть вихри движущиеся перпендикулярно колечкам зеленого вихря или в классике – это то же волна магнитного поля. Колечко магнитного поля (волна) должно индуцировать электрическую волну положительную.

И как представляет множество людей волна будет распространятся, примерно, как ее изображают на рисунках 25 или 26.

Спрашивается: которое из колец, изображенных на рисунке 24, должно индуцировать требуемую волну? Почему волна должна распространятся именно в этом направлении? Может быть волна должна распространятся от каждого кольца? Сколько этих колец? Бесконечно много. В этом случае содержимое волны расплывется в пространстве и все. Ведь фотон или квант – это вполне конкретный объект с соответствующим объемом и составом.

Как организуются фрагменты новых полей лучше видно на таком рисунке 27.

Зеленый вихрь (плоское кольцо) генерирует магнитные кольца (силовые линии), которые вращаются в плоскостях перпендикулярных плоскости зеленого вихря. На рисунке я выделил элементы силовых линий. Это материальные кусочки поля, которые распространяются вдоль силовой линии со скоростью, большей скорости света.

Кроме этого движения силовые линии совершают еще и движение перпендикулярное к силовой линии. Жгут вращается вокруг своей оси и создает такое же колечко магнитного поля, как и колечко электрического поля. Эти вихри движутся абсолютно также, как и другие вихри в природе. Водоворот на воде также крутится и затягивает человека в глубину, так как сам, точнее его воображаемые кольца, туда же движутся. Вокруг оси и вдоль оси. Торнадо или любой другой смерч вращается и поднимает что угодно вверх. В общем наблюдаемых вихрей много и отказывать в этом полям не следует.

Отрицательный электрический фрагмент (зеленый), который индуцируется отрицательным магнитным вихрем (синий), притягивает к себе положительный электрический вихрь (желтый) точно так же, как фрагмент положительного магнитного поля (красный) притягивал к себе отрицательный магнитный вихрь (синий). Рис. 28.

Сила F3 (Рис. 23), с которой притягиваются между собой фрагмент поля и вихрь зависит от их скоростей. К сожалению, мы ничего не знаем о полях, и я могу только предположить, что скорости фрагментов очень большие. Мы отстоим от электрона примерно на 20 порядков, электрон отстоит от кванта примерно на 20 порядков, то возможно и составляющие поля отстоят от кванта на 20 порядков. По этой причине импульс фрагмента должен быть довольно большим. И хотя индуцируемый фрагмент может быть маленьким его импульс может быть большим, и он может тянуть к себе вихрь очень сильно.

Точно также работает магнитный положительный вихрь (красный), он индуцирует положительный электрический фрагмент (желтый). И так, мы имеем 4 вихря, представленные на рисунке. Они сами по себе неустойчивые (не путать движение фотонов в сверхпроводнике, о котором рассказывалось выше) и не могут самостоятельно двигаться.

Несколько другая картина будет, если объединить 2 вихря. Такое может произойти только при помощи каких-то внешних сил. Пусть это вас не удивляет. В природе все осуществляется под воздействием внешней среды. Хотя у нас есть и протоны, и нейтроны, и электроны мы никак не можем синтезировать атомы. Чтобы синтезировать простой атом гелия надо осуществить водородный взрыв. При статических полях объединения могут оказаться не устойчивыми, а в динамике эти конструкции могут оказаться устойчивыми и само воспроизводимыми. Зеленый вихрь, расходуя себя, переливается в магнитное поле (красный маленький вихрь). Этот расход восполняется за счет расхода синего вихря, а синий вихрь пополняется электрическим полем, генерирующим синий вихрь. Произошел круговорот полей и вместе с тем синий вихрь, притянутый положительным магнитным полем (красным) двинулся вперед.

Такие же процессы будут происходить с тремя или четырьмя вихрями. Поля вихрей переливаются в другие поля, а индуцированные поля снова конденсируются в исходных полях соответствующих вихрей. Это признает и наука, только никакого механизма таких превращений она не дает.

Как произошел синтез квантов, мы не знаем и, вероятнее всего, не узнаем, даже если у нас будут миллионы уравнений Шредингера, Дирака, Паули и тому подобных. Можно только предположить, что квант – это диалектическое образование: именно такие порции магнитных и электрических полей, ни больших, ни меньших размеров, под воздействием некоторых сил объединились в данную конструкцию кванта. И именно из-за такого количества субстрата в полях и соответствующей скорости движения полей случилось так, что скорость кванта получилась именно такой, равной скорости света, и очень стабильной. Возможно, что если бы размеры вихрей были бы другие, то возможно была бы и другая скорость света. А возможно этого не произошло бы из-за того, что потребовалась бы другая скорость распространения полей, а это уже нарушение свойств материи.

Так или иначе, но мы имеем квант именно с такой величиной энергии. Если и существуют образования с меньшим количеством субстрата в виде одиночных, двойных или тройных вихрей, то они не смогут выполнять работу (переводить электроны с одного состояния в другое) и, следовательно, они не обладают энергией в нашем понимании. И главное эти образования не могут блокироваться в большие порции энергии — фотоны. А кванты, состоящие из 4-х вихрей, могут составлять любые порции энергии в вид фотонов. Как показано на картинке 29.

Здесь нарисовано всего 2 кванта, но их может быть больше. В принципе весь электрон, состоящий примерно из 10 41 степени квантов, можно развернуть в один фотон. При аннигиляции это и происходит.

Я вот нашел в ролике Образование фотонов людей, которые думают об устройстве фотона в том же направлении что и я. Как возникла у них эта мысль, я не знаю. Но, как видите, у них фотон блокируется из каких-то вихрей, что верно. К сожалению, это все. Не понятно, что это за вихри и неверно то, что синтез происходит самостоятельно в пространстве.

5. Заключение

Если вы сейчас читаете эту статью, то возможно знаете, что вокруг вас находится бесконечное множество фотонов от одиночных квантов в виде нейтрино и реликтового излучения вплоть до длинноволнового радио спектра и ничто ни с чем не блокируется. Нет искажений ни в компьютере, ни в радио, ни в телефоне, ни в чем. Суммируются электромагнитные фотоны только на электронах и больше нигде. Предлагаемая мною модель фотона хорошо вписывается в модель электрона, модель атома, во всевозможные опыты (Гальвани, Юнга, Физо, Эрстеда и во все другие), в биологию и во все, что мы наблюдаем. Если вы, например, попытаетесь понять опыт Гальвани на основании уравнения Шредингера или Дирака, то у вас ничего не получится. А о биологии даже и говорить смешно, а это как ни как наука.

Главная Вверх 

Энергия кванта

У всех классических механических волн (в жидкостях, газах и твердых телах) главный параметр, определяющий энергию волны, — это ее амплитуда (точнее, квадрат амплитуды). В случае света амплитуда определяет интенсивность излучения. Однако при изучении явления фотоэффекта — выбивания светом электронов из металла — обнаружилось, что энергия выбитых электронов не связана с интенсивностью (амплитудой) излучения, а зависит только от его частоты. Даже слабый голубой свет выбивает электроны из металла, а самый мощный желтый прожектор не может выбить из того же металла ни одного электрона. Интенсивность определяет, сколько будет выбито электронов, — но только если частота превышает некоторый порог. Оказалось, что энергия в электромагнитной волне раздроблена на порции, получившие название квантов. Энергия кванта электромагнитного излучения фиксирована и равна

E = hν,

где h = 4·10 –15 эВ·с = 6·10 –34 Дж·с — постоянная Планка, еще одна фундаментальная физическая величина, определяющая свойства нашего мира. С отдельным электроном при фотоэффекте взаимодействует отдельный квант, и если его энергии недостаточно, он не может выбить электрон из металла. Давний спор о природе света — волны это или поток частиц — разрешился в пользу своеобразного синтеза. Одни явления описываются волновыми уравнениями, а другие — представлениями о фотонах, квантах электромагнитного излучения, которые были введены в оборот двумя немецкими физиками — Максом Планком и Альбертом Эйнштейном.

Энергию квантов в физике принято выражать в электрон-вольтах. Это внесистемная единица измерения энергии. Один электрон-вольт (1 эВ) равен энергии, которую приобретает электрон, когда разгоняется электрическим полем напряжением 1 вольт. Это очень небольшая величина, в единицах системы Си 1 эВ = 1,6·10 –19 Дж. Но в масштабах атомов и молекул электрон-вольт — вполне солидная величина.

От энергии квантов напрямую зависит способность излучения производить определенное воздействие на вещество. Многие процессы в веществе характеризуются пороговой энергией — если отдельные кванты несут меньшую энергию, то, как бы много их ни было, они не смогут спровоцировать надпороговый процесс.

Немного забегая вперед, приведем примеры. Энергии СВЧ-квантов хватает для возбуждения вращательных уровней основного электронно-колебательного состояния некоторых молекул, например воды. Энергии в доли электрон-вольта хватает для возбуждения колебательных уровней основного состояния в атомах и молекулах. Этим определяется, например, поглощение инфракрасного излучения в атмосфере. Кванты видимого света имеют энергию 2–3 эВ — этого достаточно для нарушения химических связей и провоцирования некоторых химических реакций, например, тех, что протекают в фотопленке и в сетчатке глаза. Ультрафиолетовые кванты могут разрушать более сильные химические связи, а также ионизировать атомы, отрывая внешние электроны. Это делает ультрафиолет опасным для жизни. Рентгеновское излучение может вырывать из атомов электроны с внутренних оболочек, а также возбуждать колебания внутри атомных ядер. Гамма-излучение способно разрушать атомные ядра, а самые энергичные гамма-кванты даже внедряются в структуру элементарных частиц, таких как протоны и нейтроны.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *