Студопедия — Корпускулярная теория фотона
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Корпускулярная теория фотона






Фотон – локализованное (ограниченное) в пространстве образование, которое переносит в нём энергию и информацию. Всё, что мы видим на этой странице, приносят в наши глаза фотоны. Мы хорошо различаем контуры букв, запятые, точки. Это значит, что каждый фотон из их совокупности, несущей в наши глаза образы, например, точек, должен иметь размер значительно меньше точки. Тогда их совокупность передаст чёткую информацию об объекте, от которого они отразились. Установлено, что количество фотонов, посылаемых настольной лампой мощностью 100 Ватт на каждый квадратный сантиметр стола, превышает в секунду.

Известно, что длины волн световых фотонов изменяется в интервале . Это значит, что размер каждого светового фотона, примерно, в 10000 раз меньше миллиметра. Он остаётся пока самым загадочным творением Природы. До сих пор не удалось раскрыть его структуру путем анализа необозримой экспериментальной информации о поведении фотона с помощью существующих физических теорий. Главная причина такого состояния, как мы уже отметили, заключается в том, что в реальной действительности фотон ведет себя в рамках аксиомы Единства пространства - материи - времени, а физики пытаются анализировать его поведение с помощью теорий, которые работают за рамками этой аксиомы.

Начнем с анализа математических моделей, которые описывают основные характеристики фотонов, установленные экспериментально. Первыми из них являются математические модели, определяющие их энергию.

В математическую модель для определения энергии фотона , входят: масса фотона и постоянная скорость его прямолинейного движения в пространстве, равная скорости света - первой константе, описывающей поведение фотонов.

 

(56)

 

В соответствии с законами классической механики, кинетическая энергия тела, движущегося прямолинейно с постоянной скоростью , равна

 

. (57)

 

Причина различий в математических моделях (56) и (57) проясняется, если предположить в первом приближении, что фотон имеет форму кольца, которое движется прямолинейно и вращается так, что поступательные и окружные скорости его точек равны (рис. 15, а).

Так как в прямолинейном движении кольца относительно системы отсчета ХОУ со скоростью и во вращательном движении относительно геометрического центра с угловой скоростью (частотой) скорость любой точки кольца равна , то сумма кинетических энергий прямолинейного и вращательного движений кольца равна

 

. (58)

 

Обращаем внимание на тот факт, что в формуле (58) - момент инерции кольца, а - угловая скорость или угловая частота вращения кольца (рис. 15, а).

 

 

Рис. 15. Схемы: а) качения кольца; b) волны

 

Следующее важное уточнение заключается в том, что - момент инерции кольца, не имеющего размера в поперечном сечении. Фактически это момент инерции окружности. Но так как окружность имеет только геометрический размер и не является материальным телом, то окружность, имеющую массу, назвали кольцом. Поэтому, в дальнейшем под понятием материальная окружность мы будем понимать кольцо, не имеющее размера в поперечном сечении, и назовём его базовым кольцом.

Итак, первый этап анализа показывает, что фотон представляет собой в первом приближении кольцо. Однако, этого мало, чтобы такую информацию считать соответствующей реальности. Нужны дополнительные доказательства. Они следуют из второй математической модели, определяющей энергию фотона. Она постулирована Максом Планком в 1900г.

, (59)

 

где - постоянная Планка – вторая константа, определяющая энергию единичного фотона; - линейная частота фотона.

Известно, что угловая и линейная частоты, связаны зависимостью

 

. (60)

 

Линейная частота следует из периода волны и связана с ним зависимостью (рис. 15, b)

. (61)

 

На рис. 15, b видно, что если фотон – волна длиною , то скорость его прямолинейного движения определяется зависимостью

. (62)

 

Таким образом, из приведенного анализа следует, что фотон - это частица и волна одновременно. Эту совокупность свойств фотоны проявляют в неисчислимом количестве экспериментов, формируя у нас загадочные представления об их поведении. Дальше мы раскроем эту загадку, а сейчас обратим внимание на то, что формулы (56), (58) и (59) отражают явные корпускулярные свойства фотона, но присутствие в формуле (59) линейной частоты вместо угловой - , указывает на то, что фотон, являясь частицей, описывает в движении волну (рис. 15, b). Для нас это пока странное движение, но дальше мы познакомимся с ним в деталях.

Анализируя соотношения (56) и (59), видим, что:

 

; (63)

 

. (64)

 

Обратим внимание на размерность константы Планка (64). Строго говоря, эта размерность не содержит ясного физического смысла. Если бы она была такой , то в классической механике она имеет названия: момент количества движения и кинетический момент. В классической физике эту размерность называют момент импульса или угловой момент. Дальше мы увидим, что в размерности формулы (64) присутствует и радиан, но он спрятан очень глубоко.

Считалось, что законы Классической теоретической механики не работают в микромире. Там господствует так называемая квантовая теория, основы которой заложил Макс Планк в начале ХХ века, введя в описание излучения абсолютно черного тела знаменитую константу , которая была названа его именем. С тех пор она вошла во все математические модели, описывающие поведение обитателей микромира.

Поскольку в то время господствовали волновые представления об излучении, то Макс Планк, опасаясь обвинений в механицизме, назвал свою константу квантом наименьшего действия вопреки явной механической размерности, которую имеет эта константа.

Игнорирование размерности постоянной Планка задержало развитие теории микромира почти на 100 лет. Присутствие в формуле (64) длины волны излучения спасало идею его волновой природы, но явно противоречило размерности постоянной Планка, из которой следовало, что она описывает вращательный процесс. Чтобы избавиться от этого противоречия, достаточно было поставить элементарный вопрос: какой закон управляет постоянством константы Планка? Она ж ведь не может быть постоянной без причины? Ответ на этот вопрос можно получить лишь при одном условии: длины волн всех элементарных образований микромира, описываемых с помощью постоянной Планка, равны радиусам их вращения. Эта гипотеза, как мы увидим, быстро завоёвывает статус постулата [270], [271].

 

. (65)

 

При этом сразу раскрывается закон, управляющий постоянством константы Планка в её новой записи [270]

. (66)

 

Прежде всего - момент инерции кольца. Мы уже условились называть его базовым кольцом элементарных частиц. Поскольку момент инерции базового кольца умножается не на угловую частоту , а на линейную , то это означает, что кольцо совершает такие импульсные вращения в интервале каждой длины волны , при которых сумма моментов сил, действующих на него, равна нулю, поэтому кинетический момент базового кольца остаётся постоянным. Это и есть закон, управляющий постоянством константы Планка. Он гласит: если сумма моментов внешних сил, действующих на вращающееся тело равна нулю, то его кинетический момент (момент импульса) остаётся постоянным по величине и направлению [101]. Из этого автоматически следует, что постоянная Планка - величина векторная. Дальше мы увидим, что это фундаментальное следствие раскрывает практически все загадки микромира и, самое главное, позволяет описывать процессы излучения и поглощения, процессы формирования структур фотонов всей шкалы излучений, процессы формирования электрона, протона и нейтрона, а также процессы формирования, ядер, атомов, молекул и кластеров.

Вектор направлен вдоль оси вращения базового кольца (рис. 16) так, что если смотреть с его острия, то вращение будет направлено против хода часовой стрелки [101].

Если постоянная Планка имеет размерность кинетического момента и если с ее помощью теоретически описывать поведение элементарных частиц, то они обязательно должны вращаться вокруг своих осей. Константу Планка в этом случае называют спином [270], [271].

Дальше мы увидим, что большая часть математических моделей, описывающих поведение фотонов, выводится из законов классической физики, а точнее – из законов классической механики. Поэтому в дальнейшем размерность постоянной Планка мы будем называть «кинетический момент» [270], [271].

 

Рис. 16. Схемы к определению понятия: кинетический момент кольца

 

Величина - момент инерции базового кольца. Обратим внимание ещё раз на то, что момент инерции кольца в формуле (66) умножается не на угловую частоту его вращения, а на линейную частоту . Наиболее близкое понятие для характеристики произведения момента инерции базового кольца на линейную частоту - импульс момента инерции базового кольца. Из этого следует, что фотон имеет такую электромагнитную структуру, которая совершает импульсные вращения в интервале каждой длины волны. Это возможно, если фотон имеет не форму кольца, а форму вписанного в него многоугольника. Из равенства (65) следует, что это - шестигранный многоугольник (рис. 17, b).

Учитывая формулы (59) и (60), имеем:

 

(67)

и

. (68)

 

Обратим внимание на новую запись (68) постоянной Планка . Все последующее изложение убедительно докажет нам, что нет нужды вводить такую форму записи константы Планка, так как это затрудняет формирование представлений о её размерности, а значит и роли в поведении обитателей микромира. Поэтому мы отправляем форму записи постоянной Планка (68), предложенную физиками ХХ века, в раздел истории науки и возвращаем первозданную запись этой константы (64, 66).

Поскольку длина волны импульса момента инерции базового кольца равна радиусу его вращения , то угловой интервал каждого импульса шестигранника (рис. 17, b) равен и он делает за один оборот шесть импульсов. Обратим внимание на то, что это - главный момент для понимания причины появления в размерности константы Планка (66) понятия радиан.

Рис. 17. К выявлению структуры фотона

 

Так как , то из автоматически следует третья константа [1], [3]

 

(69)

 

Из размерности константы (69) следует физический закон: произведение масс фотонов на длины их волн или радиусы – величина постоянная. В системе СИ нет названия константе с такой размерностью, поэтому назовем её константой локализации фотонов [270], [277].

Легко представить реализацию константы локализации (69), если фотон – кольцо (рис. 15, а, 16) и невозможно это сделать, если фотон – волна (рис. 11, 15, b).

Обратим внимание на то, что в технической системе единиц константа (69) имеет другой физический смысл – момент силы. Это означает, что момент сил, действующих во внутренней структуре фотона, - величина постоянная для фотонов всех диапазонов излучений

. ()

 

Отметим, что появление постоянного момента сил, вращающего фотон, возможно лишь только в том случае, если векторы сил, генерирующих этот момент, не будут пересекать геометрический центр фотона, то есть - будут нецентральными силами.

Итак, формированием электромагнитной структуры фотона управляют пока три константы: скорость их движения , кинетический момент и константа локализации или постоянный момент силы , вращающий кольцо фотона. Вполне естественно, что этот момент генерируют внутренние силы фотона и у нас появляются основания предположить, что эти силы и обеспечивают его прямолинейное движение с постоянной скоростью .

Уже имеются результаты исследований, показывающих наличие математических моделей для расчета указанных сил, действующих на поля фотона [234]. Автор этих исследований установил, что если взять за основу классический радиус электрона и единицу времени , полученную путем деления классического радиуса на скорость света , то можно создать новую систему единиц, которую автор назвал «Перспективная классическая шкала». Краткое обозначение по английски CSP. В приведенной формуле - магнитная постоянная; - заряд электрона; - масса электрона; - постоянная тонкой структуры; - комптоновская длина волны электрона.

Новая система единиц отличается от системы СИ тем, что в ней появляется автоматическая взаимосвязь между всеми фундаментальными константами.

Так, например, он считает, что магнитная , электрическая , центробежная и активная ньютоновская сила будут иметь одну и ту же величину, если их рассчитывать по формулам (табл. 1).

Таблица 1. Связь между магнитными, электрическими, центробежными, и активными ньютоновскими силами в системе CSP [234]

Магнитная =29,0535064699072 N
Электрическая =29,0535064699072 N
Центробежная =29,0535064699072 N
Ньютоновская сила =29,0535064699072 N

 

Как видно (табл. 1), равенство всех этих () сил - серьезное следствие [234]. Дальше мы увидим, что инициатива автора порождает противоречия с комптоновскими длинами волн электрона, протона и нейтрона. Эти противоречия удаётся устранить, если величине придать другой физический смысл. Если считать, что радиус не электрона, а его центрального магнитного поля, проведенный из центра симметрии электромагнитной структуры электрона в плоскости его вращения (рис. 42).

При анализе существующих математических моделей, описывающих поведение фотонов в рамках классических законов, мы пришли в первом приближении к кольцевой модели фотона (рис. 17, а), а во втором – к его шестигранной модели (рис. 17, b). В третьем приближении мы должны получить электромагнитную модель фотона.

 







Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 522. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Ваготомия. Дренирующие операции Ваготомия – денервация зон желудка, секретирующих соляную кислоту, путем пересечения блуждающих нервов или их ветвей...

Билиодигестивные анастомозы Показания для наложения билиодигестивных анастомозов: 1. нарушения проходимости терминального отдела холедоха при доброкачественной патологии (стенозы и стриктуры холедоха) 2. опухоли большого дуоденального сосочка...

Сосудистый шов (ручной Карреля, механический шов). Операции при ранениях крупных сосудов 1912 г., Каррель – впервые предложил методику сосудистого шва. Сосудистый шов применяется для восстановления магистрального кровотока при лечении...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт. ст. Влияние психоэмоциональных факторов отсутствует. Колебаний АД практически нет. Головной боли нет. Нормализовать...

Эндоскопическая диагностика язвенной болезни желудка, гастрита, опухоли Хронический гастрит - понятие клинико-анатомическое, характеризующееся определенными патоморфологическими изменениями слизистой оболочки желудка - неспецифическим воспалительным процессом...

Признаки классификации безопасности Можно выделить следующие признаки классификации безопасности. 1. По признаку масштабности принято различать следующие относительно самостоятельные геополитические уровни и виды безопасности. 1.1. Международная безопасность (глобальная и...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия