Фотоны не могут характеризоваться. Время жизни фотона

Фотон является безмассовой частицей и способен существовать только в вакууме. Также он не имеет никаких электрических свойств, то есть его заряд равен нулю. В зависимости от контекста рассмотрения существует различные трактовки описания фотона. Классическая (электродинамика) представляет его как электромагнитную волну, имеющую круговую поляризацию. Также фотон проявляет свойства частицы. Такое двойственное представление о нем называется корпускулярно-волновым дуализмом. С другой стороны, квантовая электродинамика описывает частицу фотона как калибровочный бозон, позволяющий формировать электромагнитное взаимодействие.

Среди всех частиц Вселенной фотон имеет максимальную численность. Спин (собственный механический момент) фотона равен единице. Также фотон может находиться только в двух квантовых состояния, одно из которых имеет проекцию спина на определенное направление, равную -1, а другое – равную +1. Данное квантовое свойство фотона отражается в его классическом представлении как поперечность электромагнитной волны. Масса покоя фотона равна нулю, из чего следует его скорость распространения, равная скорости света.

Частица фотона не имеет электрических свойств (заряда) и достаточно стабильна, то есть фотон не способен самопроизвольно распадаться в вакууме. Данная частица излучается во многих физических процессах, например, при движении электрического заряда с ускорением, а также энергетических скачках ядра атома или самого атома из одного состояния в другое. Также фотон способен поглощаться при обратных процессах.

Корпускулярно-волновой дуализм фотона

Корпускулярно-волновой дуализм, свойственный фотону, проявляется в многочисленных физических экспериментах. Фотонные частицы участвуют в таких волновых процессах, как дифракция и интерференция, когда размеры препятствий (щелей, диафрагм) сравнимы с размером самой частицы. Особенно это ярко заметно в опытах с дифракцией одиночных фотонов на единственной щели. Также точечность и корпускулярность фотона проявляется в процессах поглощения и излучения объектами, размеры которых гораздо меньше длины волны фотона. Но с другой стороны, представление фотона как частицы тоже не является полноценным, ибо оно опровергается корреляционными экспериментами, основанными на запутанных состояниях элементарных частиц. Поэтому принято рассматривать частицу фотона, в том числе, и как волну.

Видео по теме

Источники:

• Фотон 1099: всё о машине

Главное квантовое число - это целое число , которое является определением состояния электрона на энергетическом уровне. Энергетический уровень – это набор стационарных состояний электрона в атоме с близкими значениями энергии. Главное квантовое число определяет удаленность электрона от ядра, и характеризует энергию электронов, которые этот уровень занимают.

Совокупность чисел, которые характеризуют состояние , называются квантовыми числами. Волновую функцию электрона в атоме, его уникальное состояние определяют четыре квантовых числа – главное, магнитное, орбитальное и сплин – момент движения элементарной , выраженный в количественном значении. Главное квантовое число имеет n .Если главное квантовое число увеличивается, то соответственно увеличивается и орбита, и энергия электрона. Чем меньше значение n, тем больше значение энергетического взаимодействия электрона . Если суммарная энергия электронов является минимальной, то состояние атома называется невозбужденным или основным. Состояние атома с высоким значением энергии называется возбужденным. На уровне самое большое число электронов можно определить формулой N = 2n2.Когда случается переход электрона с одного энергетического уровня на другой, изменяется и главное квантовое число .В квантовой теории утверждение, что энергия электрона квантуется, то есть может принимать лишь дискретные, определенные значения. Чтобы знать состояние электрона в атоме необходимо учитывать энергию электрона, форму электронного и других параметров. Из области натуральных чисел, где n может быть равно 1 и 2, и 3 и так далее, главное квантовое число может принимать какое угодно значение. В квантовой теории энергетические уровни обозначают буквами, значение n - числами. Номер периода, где находится элемент, равен числу энергетических уровней в атоме, находящемся в основном состоянии. Все энергетические уровни состоят из подуровней. Подуровень состоит из атомных орбиталей, которые определяются, характеризуются главным квантовым число м n, орбитальным число м l и квантовым число м ml. Число подуровней каждого уровня не превышает значение n.Волновое уравнение Шредингера является самым удобным электронного строения атома.

Квантовая физика стала огромным толчком для развития науки в XX веке. Попытка описать взаимодействие мельчайших частиц совершенно иным образом, с помощью квантовой механики, когда некоторые проблемы классической механики уже казались неразрешимыми, произвела настоящую революцию.

Причины возникновения квантовой физики

Физика – , описывающая законы, по которым функционирует мир. Ньютоновская, или классическая возникла еще в Средние века, а ее предпосылки можно было видеть в древности. Она отлично объясняет все, что происходит на масштабах, воспринимаемых человеком без дополнительных измерительных приборов. Но люди столкнулись с множеством противоречий, когда начали изучать микро- и макромир, исследовать как мельчайшие частицы, из которых состоит вещество, так и гигантские галактики, окружающие родной человеку Млечный путь. Оказалось, что классическая физика подходит не для всего. Именно так появилась квантовая физика – наука, квантово-механические и квантово-полевые системы. Технические приемы для изучения квантовой физики – это квантовая механика и квантовая теория поля. Они также используются и в других, смежных разделах физики.

Основные положения квантовой физики, в сравнении с классической

Тем, кто только знакомится с квантовой физикой, ее положения нередко кажутся нелогичными или даже абсурдными. Однако, вникая в них глубже, проследить логику уже гораздо проще. Проще всего узнавать основные положения квантовой физики, сравнивая ее с классической.

Если в классической считается, что природа неизменна, какими бы способами ученые ее ни описывали, то в квантовой физике результат наблюдений будет очень сильно зависеть от того, каким способом измерения пользоваться.

Согласно законам механики Ньютона, которые являются основой классической физики, частица (или материальная точка) в каждый момент времени имеет определенное положение и скорость. В квантовой механике это не так. В ее основе – принцип суперпозиции расстояний. То есть, если квантовая частица может пребывать в одном и в другом состоянии, то, значит, она может пребывать и в третьем состоянии – сумме двух предыдущих (это называется линейная комбинация). Поэтому нельзя точно определить, где будет находиться частица в определенный момент времени. Можно лишь вычислить вероятность ее пребывания где бы то ни было.

Если в классической физике можно построить траекторию движения физического тела, то в квантовой – только распределение вероятностей, которое будет изменяться во времени. При этом максимум распределения всегда находится там, где его определяет классическая механика! Это очень важно, так как позволяет, во-первых, проследить связь между классической и квантовой механикой, а во-вторых, показывает, что они не противоречат друг другу. Можно сказать, что классическая физика является частным случаям квантовой.

Вероятность в классической физике появляется, когда исследователю неизвестны какие-то свойства объекта. В квантовой физике вероятность фундаментальна и присутствует всегда, независимо от степени незнания.

В классической механике допускаются любые значения энергии и скорости для частицы, а в квантовой – только определенные значения, «квантованные». Их называют собственными значениями, каждому из которых соответствует собственное состояние. Квант – это «порция» какой-либо величины, которую нельзя разделить на составляющие.

Один из фундаментальных принципов квантовой физики – Принцип неопределенности Гейзенберга. Речь в нем идет о том, что никак не получится одновременно выяснить и скорость, и положение частицы. Измерить можно только лишь что-то одно. Причем, чем лучше прибор измерит скорость частицы, тем меньше будет известно о ее положении, и наоборот.

Дело в том, что для того, чтобы частицу измерить, нужно на нее «посмотреть», то есть, отправить в ее сторону частицу света – фотон. Этот фотон, про который исследователю все известно, столкнется с измеряемой частицей и изменит свои и ее свойства. Это примерно то же самое, что измерять скорость движущегося автомобиля, посылая другой автомобиль с известной скоростью ему навстречу, а потом, по изменившейся скорость и траектории второго автомобиля исследовать первый. В квантовой физике исследуются настолько малые объекты, что даже фотоны – частицы света – изменяют их свойства.

В современной трактовке гипотеза квантов утверждает, что энергия E колебаний атома или молекулы может быть равна h ν, 2h ν, 3h ν и т.д., но не существует колебаний с энергией в промежутке между двумя последовательными целыми, кратными . Это означает, что энергия не непрерывна, как полагали на протяжении столетий, а квантуется , т.е. существует лишь в строго определенных дискретных порциях. Наименьшая порция называется квантом энергии . Гипотезу квантов можно сформулировать и как утверждение о том, что на атомно-молекулярном уровне колебания происходят не с любыми амплитудами. Допустимые значения амплитуды связаны с частотой колебания ν .

В 1905 г. Эйнштейн выдвинул смелую идею, обобщавшую гипотезу квантов, и положил ее в основу новой теории света (квантовой теории фотоэффекта). Согласно теории Эйнштейна, свет с частотой ν не только испускается , как это предполагал Планк, но и распространяется и поглощается веществом отдельными порциями (квантами) , энергия которых . Таким образом, распространение света нужно рассматривать не как непрерывный волновой процесс, а как поток локализованных в пространстве дискретных световых квантов, движущихся со скоростью распространения света в вакууме (с ). Квант электромагнитного излучения получил название фотон .

Как мы уже говорили, испускание электронов с поверхности металла под действием падающего на него излучения соответствует представлению о свете как об электромагнитной волне, т.к. электрическое поле электромагнитной волны воздействует на электроны в металле и вырывает некоторые из них. Но Эйнштейн обратил внимание на то, что предсказываемые волновой теорией и фотонной (квантовой корпускулярной) теорией света детали фотоэффекта существенно расходятся.

Итак, мы можем измерить энергию вылетевшего электрона, исходя из волновой и фотонной теории. Чтобы ответить на вопрос, какая теория предпочтительней, рассмотрим некоторые детали фотоэффекта.

Начнем с волновой теории, и предположим, что пластина освещается монохроматическим светом . Световая волна характеризуется параметрами: интенсивностью и частотой (или длиной волны ). Волновая теория предсказывает, что при изменении этих характеристик происходят следующие явления:

· при увеличении интенсивности света число выбитых электронов и их максимальная энергия должны возрастать, т.к. более высокая интенсивность света означает большую амплитуду электрического поля, а более сильное электрическое поле вырывает электроны с большей энергией;

выбитых электронов; кинетическая энергия зависит только от интенсивности падающего света.

Совершенно иное предсказывает фотонная (корпускулярная) теория. Прежде всего, заметим, что в монохроматическом пучке все фотоны имеют одинаковую энергию (равную h ν). Увеличение интенсивности светового пучка означает увеличение числа фотонов в пучке, но не сказывается на их энергии, если частота остается неизменной. Согласно теории Эйнштейна, электрон выбивается с поверхности металла при соударении с ним отдельного фотона. При этом вся энергия фотона передается электрону, а фотон перестает существовать. Т.к. электроны удерживаются в металле силами притяжения, для выбивания электрона с поверхности металла требуется минимальная энергия A (которая называется работой выхода и составляет, для большинства металлов, величину порядка нескольких электронвольт). Если частота ν падающего света мала, то энергии и энергии фотона недостаточно для того, чтобы выбить электрон с поверхности металла. Если же , то электроны вылетают с поверхности металла, причем энергия в таком процессе сохраняется, т.е. энергия фотона (h ν) равна кинетической энергии вылетевшего электрона плюс работе по выбиванию электрона из металла:

Уравнение (2.3.1) называется уравнением Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

На основе этих соображений, фотонная (корпускулярная) теория света предсказывает следующее.

1. Увеличение интенсивности света означает увеличение числа налетающих фотонов, которые выбивают с поверхности металла больше электронов. Но так как энергия фотонов одна и та же, максимальная кинетическая энергия электрона не изменится (подтверждается I закон фотоэффекта ).

2. При увеличении частоты падающего света максимальная кинетическая энергия электронов линейно возрастает в соответствии с формулой Эйнштейна (2.3.1). (Подтверждение II закона фотоэффекта ). График этой зависимости представлен на рис. 2.3.

,

Рис. 2.3

3. Если частота ν меньше критической частоты , то выбивание электронов с поверхности не происходит (III закон ).

Итак, мы видим, что предсказания корпускулярной (фотонной) теории сильно отличаются от предсказаний волновой теории, но очень хорошо совпадают с тремя экспериментально установленными законами фотоэффекта.

Уравнение Эйнштейна было подтверждено опытами Милликена, выполненными в 1913–1914 гг. Основное отличие от опыта Столетова в том, что поверхность металла подвергалась очистке в вакууме. Исследовалась зависимость максимальной кинетической энергии от частоты и определялась постоянная Планка h .

В 1926 г. российские физики П.И. Лукирский и С.С. Прилежаев для исследования фотоэффекта применили метод вакуумного сферического конденсатора. Анодом служили посеребренные стенки стеклянного сферического баллона, а катодом – шарик (R ≈ 1,5 см) из исследуемого металла, помещенного в центр сферы. Такая форма электродов позволяла увеличить наклон ВАХ и тем самым более точно определить задерживающее напряжение (а следовательно, и h ). Значение постоянной Планка h , полученное из этих опытов, согласуется со значениями, найденными другими методами (по излучению черного тела и по коротковолновой границе сплошного рентгеновского спектра). Все это является доказательством правильности уравнения Эйнштейна, а вместе с тем и его квантовой теории фотоэффекта.

Для объяснения теплового излучения Планк предположил, что свет испускается квантами. Эйнштейн при объяснении фотоэффекта предположил, что свет поглощается квантами. Также Эйнштейн предположил, что свет и распространяется квантами, т.е. порциями. Квант световой энергии получил название фотон . Т.е. опять пришли к понятию корпускула (частица).

Наиболее непосредственное подтверждение гипотезы Эйнштейна дал опыт Боте, в котором использовался метод совпадения (рис. 2.4).

Рис. 2.4

Тонкая металлическая фольга Ф помещалась между двумя газоразрядными счетчиками Сч . Фольга освещалась слабым пучком рентгеновских лучей, под действием которых она сама становилась источником рентгеновских лучей (это явление называется рентгеновской флуоресценцией). Вследствие малой интенсивности первичного пучка, количество квантов, испускаемых фольгой, было невелико. При попадании квантов на счетчик механизм срабатывал и на движущейся бумажной ленте делалась отметка. Если бы излучаемая энергия распространялась равномерно во все стороны, как это следует из волновых представлений, оба счетчика должны были срабатывать одновременно и отметки на ленте приходились бы одна против другой. В действительности же наблюдалось совершенно беспорядочное расположение отметок. Это можно объяснить лишь тем, что в отдельных актах испускания возникают световые частицы, летящие то в одном, то в другом направлении. Так было экспериментально доказано существование особых световых частиц – фотонов.

Фотон обладает энергией . Для видимого света длина волны λ = 0,5 мкм и энергия Е = 2,2 эВ, для рентгеновских лучей λ = мкм и Е = 0,5 эВ.

Фотон обладает инертной массой , которую можно найти из соотношения :

Фотон движется со скоростью света c = 3·10 8 м/с. Подставим это значение скорости в выражение для релятивистской массы:

.

Фотон – частица, не обладающая массой покоя. Она может существовать, только двигаясь со скоростью света c .

Найдем связь энергии с импульсом фотона.

Мы знаем релятивистское выражение для импульса:

И для энергии:

(фотон – от лат. photon) и гравитация?

С таким негодующим вопросом набросятся на меня боевая рать физиков, а глядя на эпиграф, и лирики тоже.

С окончательными выводами не спешим, начинаем исследовать эту удивительную и многогранную частицу-волну фотон.

Сегодня мы понимаем, что все окружающие нас излучения можно разделить на составляющие их частицы. К примеру, всем известно, что свет в конечном итоге состоит из фотонов. Фотону как квантовой частице свойственен корпускулярно-волновой дуализм: в одних случаях он ведет себя как материальная частица, а в других, как электромагнитная волна. А если мы углубимся в познания квантовой физики, то обнаружим, что фотон по своей природе не является, вообще-то говоря, ни тем и не другим.

Фотон , с одной стороны, демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерференции в масштабах, сравнимых с длиной волны самого фотона. Например, одиночные фотоны, проходящие через двойную щель, создают интерференционную картину, определяемую уравнениями Максвелла. С другой стороны, эксперименты показывают, что фотон не короткий импульс электромагнитного излучения, например, он не может быть разделен на несколько пучков оптическими делителями лучей. Фотон ведет себя как частица, которая излучается или поглощается целиком объектами, размеры которых много меньше его длины волны, например, атомными ядрами, или электронами.

Свое название фотон получил от греческого слова φῶς, «phōs» (свет). Понятие было введено химиком Гилбертом Льюисом в 1926 году, который опубликовал теорию, в которой фотоны считались «несоздаваемыми» и «неразрушимыми». Теория Льюиса не принесла лавров ее создателю, так как находилась в противоречии с экспериментами, но термин фотон физикам понравился и вошел в научную литературу.

Вокруг данной волны (частицы) на протяжении 20 века, кипели такие страсти, что мне невольно подумалось, что за этими страстями был потерян один из важнейших признаков, который должен отождествляется с ней, как с переносчиком гравитационного взаимодействия.

Забегая на мгновение вперед, скажу, что еще в 1960 году американскими учеными Паундом и Ребке был выполнен тончайший эксперимент, в котором было показано: «фотон (квант электромагнитной энергии) обладает также гравитационной массой, которая равна инертной массе m = hv/ c 2 » .

Фотон транспорт гравитации

В нашем случае, совсем не важно, чего в фотоне больше – частицы или волны, главное - он переносит энергию.

Энергия фотона e зависит от частоты излучения ν:

e = hν

где h = 6,626 · 10 -34 Дж·с – постоянная Планка.

Свет представляет собой распространение в пространстве фотонов, которые ведут себя как поток особых частиц.

Фотон обладает массой и импульсом. Наличие у фотона массы m вытекает из общей взаимосвязи между энергией и массой, введенной в 1900 году французским математиком Анри Пуанкаре.

e = mc 2 (с – скорость света в вакууме)

m = e / c 2

Для фотона е = e p = hν , откуда масса фотона равна:

m p = hν/ c 2

Фотон представляет собой как элементарная частица, но не имеющая массы покоя m 0 . Массу фотона следует считать полевой массой. Это означает, что свет обладает массой, связанной с электромагнитным полем световой волны.

Помимо энергии и массы фотон обладает импульсом р p . Импульс фотона был обнаружен экспериментально А. Комптоном, в 1927 году, за эту работу он был удостоен Нобелевской премии по физике. Связь энергии фотона с его импульсом вытекает из общей формулы теории относительности:

m p - масса фотона

Итак, фотон , подобно любой движущейся частице или телу, обладает энергией, массой и импульсом. Вот эти три важные физические величины можно назвать корпускулярными характеристиками фотона:

e p = hν; m p = hν/c 2; p p = hν/c

Подобно любой вещественной частице фотон способен переносить энергию, и соответственно, массу.

Это очень важно на данном этапе рассуждения и моя попытка, присвоения фотону «чужих», не родственных ему свойств переноса сил тяготения, должна увенчаться успехом.

Две трудности: отдача, давление света

Действие гравитации между двумя телами – это есть переброска энергии (массы) от одного тела к другому.

Фотон, по своим техническим (паспортным) характеристикам, вполне может исполнять роль переносчика или перевозчика энергии.

Следуя логике и зная, что фотон переносит энергию, почему бы нам, не возложить на него функцию транспорта гравитации. Нет, не нам – природе! Тем более, что кто-то или что-то эту гравитацию переносит, а фотон – это самая распространённая и многочисленная частица во Вселенной.

Вот здесь перед нами возникают две серьезные трудности.

1-я трудность – отдача.

Приведу цитату из авторитетного источника, изданного в прошлом веке и предназначенного для студентов университетов: «Если какое-либо первоначально покоившееся тело, испускает в определенном направлении электромагнитные волны, то это тело получает импульс G T =- G П , направленный в сторону, противоположную излучению, и равную импульсу, унесенному излучением. Это явление подобно «отдаче» ружья при выстреле» .

Подобные формулировки встречаются в каждом учебнике по физике.

2-я трудность – давление света.

Итак, две трудности, два барьера, связанные непосредственно с фотоном, которые пока не позволяют его признать полноценным героем, который мог бы стать переносчиком гравитации.

Присутствие этих трудностей не позволяло и не позволяет до сих пор ученым распространить влияние электромагнитных волн на гравитацию. Стереотип мышления, перенесенный автоматом механики Ньютона в микромир. Стереотип мышления, выработанный неправильным представлением происходящих процессов, связанных с частицами, не имеющих массы покоя и движущихся со скоростью света. Квантовое поведение фотона не доступно визуализации и конфликтует со здравым смыслом.

В физике сложилось парадоксальное явление – Солнце, с одной стороны, притягивает Землю, а с другой, создает на нее давление! Давление света, предсказанное Кеплером и Максвеллом, а потом якобы доказанное экспериментально П. Лебедевым в 1900 году, в большей степени давит на физиков. В природе никогда не наблюдается антагонизмов и противоположностей одновременно. Две силы, создаваемые одним источником, не могут и не должны быть направлены навстречу друг другу. Притом, одна сила, с помощью которой Солнце притягивает Землю, превосходит вторую (силу давления) в 10 13 (десять триллионов) раз!

Вакуум в экспериментах Лебедева достигал 10 -4 мм рт. ст., при таком разрежении невозможно было отстроиться от радиационного давления молекул воздуха. (С анализом опыта Лебедева и выводами можно познакомиться на сайте автора, статьи: « » и « ».

В 1927 году H. Мышкин опубликовал в журналах Русского физико-химического общества сенсационные результаты своих экспериментов по воздействию света на крутильные весы - устройство, реагирующее на малейшие изменения гравитации. Сенсация заключалась в том, что свет проявлял свойство притяжения, а не отталкивания! В начале 1970-х годов ульяновский инженер В. Беляев экспериментировал с крутильным маятником и обнаружил тот же эффект! В начале 90-х годов москвич Е. Демин, возможно, ничего не зная о своих предшественниках, подал заявку на открытие эффекта притяжения света! В 2006 году очередным экспериментом, опровергающим давление света отметился В.Е. Костюшко. Его крутильный маятник превосходил по точности маятник Лебедева на два порядка.

Все эксперименты говорят об одном: давление света является не доказанным, а точнее – оно не существует.

Чтобы разобраться с первой трудностью, разделим гравитационное взаимодействие на две составляющие: гравитацию источника и гравитацию приемника, и будем их рассматривать отдельно, прицельно, целенаправленно. Попутно продолжим непростой разговор о фотоне.

Related Posts

44 комментария

Итак, две трудности, два барьера, связанные непосредственно с фотоном, которые пока не позволяют его признать полноценным героем, который мог бы стать переносчиком гравитации:

1) отдача,

2) давление света.»»»-Вольно Вам такие утверждения делать.Эти трудности были разрешены ещё Николя Фатио де Дуйе,современником и знакомцем Ньютона.Многократно повторенные после его земляком,швейцарцем Лисажем,русским учёным 19века Ярковским,и ныне здравствующими Леонидом Ефимовичем Федулаевым,Семёном Александровичем Николаевым и многими другими.Читать следует больше по теие,прежде чем браться за перо.А то получается,что чукча не читатель-чукча писатель.

А почему не всех физиков перечислили?
Что касается перечисленных, которые в своих публикациях пропагандируют «пушинг» (приталкивание) и Вас вместе с ними, то для начала должен задать вопрос: «Откуда вы возьмете энергию для приталкивания?» Разве что всей дружной компанией встанете на теневой стороне Земли и по Вашей команде «Эй ухнем!», толкнете Матушку к Солнцу.
Однако, для толкания опять потребуется какая-то опора.
Теперь о трудностях. Ваши авторитеты, как Ле Саж, Фатио и слыхом не слыхивали о «давлении света», а Вы их мне приводите как авторитетов.
P.S. Последнюю реплику предлагаю отозвать обратно.

Геннадий как Вы можете объяснить физический и энергетический смысл длины волны и частоты света с учетом того, что фотон как и любая частица микромира (электрон протон и бесконечно вглубь) есть тор закрученный как цикличиски так и спирально?
Какая разница между фотоном синего цвета и крассного или это все 1 фотон имеющий несколько чего? радиусов, длин, частот, скоростей?
Почему ЭМВ разных длин имеют разное поглощение материей? (Свет не проходит сквозь железобетон — отражается? + поглащается?, радиоволны проходят? или огибают ЖБ стены?). Рентгеновские лучи могут проходить. Переизлучение. Обладание намного большей энергией кторой «хвататет» что бы пройти сквозь?

Антон, Вы задали, как минимум, 5 фундаментальных вопросов. Для чего? Вы ленитесь прочесть это в классической физике? Если я буду перепечатывать и цитировать учебники физики, то меня обвинят в плагиате. У меня, как Вы должны заметить, несколько другая задача. Возьмите, например: Курс общей физики, Савельев И.В., книги 4 (Волны Оптика) и 5 (Квантовая оптика Атомная физика …), там найдете ответы на все интересующие вопросы.

Я вижу Вы не поняли вопроса. Гордыня не помошник в просвещении.

«Я вижу Вы не поняли вопроса. Гордыня не помошник в просвещении».
—————-
Там было 5 вопросов, который я не понял?
Что касается Вашего просвещения, это не в моей компетенции.

Как объяснить этой теорией гравитацию черных дыр?
А независимость массы от температуры?

«Как объяснить этой теорией гравитацию черных дыр?
А независимость массы от температуры?»
————————————
По черным дырам я высказался, а вот второй вопрос: «А независимость массы от температуры?» Что Вы хотели узнать: Обладает ли тело энергией, имея массу? Или что-то другое? Вопрос не корректный.

Только что подумал об этой идее, загуглил и зашел на ваш сайт. Прекрасная идея, мне нравится.

О какой идее подумали? У меня на сайте их много.

Что фотон является так же и переносчиком гравитационного взаимодействия. Но я дошел до этого не совсем рациональным путём и это лишь предположение.

«Что фотон является так же и переносчиком гравитационного взаимодействия. Но я дошел до этого не совсем рациональным путём и это лишь предположение».
————————————-
Рациональным или иррациональным, но Вы один из немногих, кто до этого пытается дойти.
Рациональность здесь одна — огромная сила, удерживающая планеты на орбитах.
Когда маститые ученые говорят, что гравитацию переносят гипотетические гравитоны и начинают их отождествлять то с нейтрино, которых днем с огнем не сыщешь, то начинают строить огромные лаборатории типа LIGO и отлавливать единичные импульсы, пришедшие из Космоса, то это «курам на смех».

Согласно ТЗЭС существует элементарный гравитационный фотон состоящий из структур мирового эфира. Такой вывод в рамках теории ТЗЭС сделан руководствуясь принципом подобия, опираясь на уже известные данные по строение структур протонного, электронного, электрического семейств.
Структуры входящие в протонное семейство примерно в 1800 раз крупнее структур электронного семейства. Элементарные структуры электронного семейства примерно 40000 раз по энергии массивны элементарных фотонов.
На сколько порядков меньше элементарные структуры масс — магнитного семейства, обладающие гравитационными зарядами пока совершенно не ясно, но меньше. Ещё меньше по собственной энергии элементарные гравитоны, взаимодействующие с гравитационными зарядами масс — магнитных структур.
Так что утверждать, что электромагнитные фотоны являются переносчиками
гравитационных взаимодействий просто несерьёзно. Ведь пока в рамках теории ТЗЭС удалось определить порядок собственной энергии элементарных фотонов, наполняющих полуволны радиоволн и макрофотонов. В. Кишкинцев

«Согласно ТЗЭС существует элементарный гравитационный фотон состоящий из структур мирового эфира»
————————————
По первой фразе и по остальным тоже, сразу возникает несколько вопросов: что это за элементарный гравитационный фотон; что это за структуры мирового эфира?
Моя гипотеза проста и, надеюсь понятна, она не претендует на новые мудреные термины и не опирается на несуществующий локальный или мировой эфир.

Статья, под названием: «Фотонно-квантовая гравитация» только что опубликована в электронном научно-практическом журнале «Современные научные исследования и инновации».
http://web.snauka.ru/issues/2016/10/72457
Прочтите, возможно многие вопросы у Вас отпадут.

Согласно теории ТЗЭС и жизненных наблюдений самыми распространёнными переносчиками энергии в нашем мире должны быть электростатические структуры формирующие вещества, вырабатываемые электрическими зарядами на основе. По ТЗЭС это 3.0.1 вырабатываемые зарядами протонов и 3.0.2 вырабатываемый зарядом электрона. Эксперименты показывают, что свободных электронов в проводника нет, и структуры 3.0.1 и 3.0.2 являются основными переносчиками электрического тока, электроны вспомогательный свойственный только постоянному току. Практика формирования электромагнитных волн показывает, что наполнение их полуволн осуществляется за счёт перехода электростатических структур в водородное состояние, т.е. приобретения ими магнитных структур в соответствующих состояниях. Таким образом образуются элементарные фотоны 3.1.1 и 3.1.2.
Они с момента формирования за счёт обменных гравитационных взаимодействий приобретают скорость света. И элементарными фотонами 3.1.1 наполняется одна полуволна у радиоволн, а структурами 3.1.2 вторая полуволна. Аналогичное наполнение у макро фотонов. В. Кишкинцев

«Практика формирования электромагнитных волн показывает, что наполнение их полуволн осуществляется за счёт перехода электростатических структур в водородное состояние, т.е. приобретения ими магнитных структур в соответствующих состояниях. Таким образом образуются элементарные фотоны 3.1.1 и 3.1.2.
Они с момента формирования за счёт обменных гравитационных взаимодействий приобретают скорость света. И элементарными фотонами 3.1.1 наполняется одна полуволна у радиоволн, а структурами 3.1.2 вторая полуволна. Аналогичное наполнение у макро фотонов».
——————————————-
Волны, полуволны, «элементарные фотоны 3.1.1 и 3.1.2», «структуры 3.0.1 и 3.0.2», «макро фотоны»! И это все элементарные частицы?
Но сам фотон, рожденный Солнцем, и крафон Земли, признанные элементарные частицы, они не делятся и не дробятся. Откуда такое количество новоявленных трехзначных в «теории ТЗЭС». Вы уверены, что они существуют?

Проблема ваших споров да и всей современной физики в том, что электромагнитные волны, которыми заполнено всё космическое пространство, в том числе и каждый атом и каждая клетка, имеют второстепенное или даже третьестепенное значение. В действительности ЭМВ — это единственная, при том — не материальная субстанция, из которой состоит материя — атомы и клетки. ЭМВ — это единственный источник энергии и самой жизни. Тот же фотон — это пучок ЭМВ, которые согласно закона Кулона притягиваются друг к другу по аналогии с параллельными проводами, по которым ток течёт в одном направлении. То есть фотон — это элементарная частица, не имеющая массы, а, следовательно и притяжения (гравитации)

Подтверждением того, что фотоны не имеют массы гравитации является то, что свет от солнца и любой звезды не притягивается другими звёздами, а летит по прямой.

«Тот же фотон - это пучок ЭМВ, которые согласно закона Кулона притягиваются друг к другу по аналогии с параллельными проводами, по которым ток течёт в одном направлении. То есть фотон - это элементарная частица, не имеющая массы, а, следовательно и притяжения (гравитации)»
————————————
ЭМВ притягиваются друг к другу и в то же время, не имеющие притяжения. Вы уж определитесь на кого ставить

«Подтверждением того, что фотоны не имеют массы гравитации является то, что свет от солнца и любой звезды не притягивается другими звёздами, а летит по прямой.»
————————————
Я бы мог сослаться на то, что под действием солнечной гравитации у фотона искривляется траектория. Но, мне это совершенно до лампады, главное — фотон переносит энергию, и, соответственно, гравитацию.

Согласно теории ТЗЭС электроны и позитроны состоят из электростатических структур третьего семейства, т.е. соответственно из структур 3.2.2, 3.2.0 и 3.0.2 и 3.0.1. А фотоны и полуволны радиоволн наполняются электростатическими структурами в водородном состоянии, т.е. 3.1.2 или 3.1.1. В водородном состоянии электростатическая структура 3.0.1 или антиструктура 3.0.2, /формируется зарядами электронов/ обзаводятся постоянным попутчиком в виде магнитной антиструктуры 2.0.2 или 2.0.1. Их конструктивное строение обеспечивают обменные гравитационные силы, они же обеспечивают пространственное движение данных элементарных фотонов со скоростью света с момента образования. В результате элементарные фотоны становятся пригодными для наполнения полуволн радиоволн и всех видов фотонов. Результат существуют макро фотоны и антифотоны,в виде отдельных стай. Плюс положительная и отрицательная полуволны у радиоволн. Смотрите детально материалы по теории «Таблицы заведомо элементарных структур! Величина энергии элементарного фотона 0.0012 эВ.

Обидно на моём сообщении от 21.02.17 оборвалась дискуссия. А, ведь элементарные фотон 2.1.1 и 2.1.2 взяли на себя ответственность за определение движения по инерции вообще всех материальных тел. Ведь в них вмонтирован самый элементарный инерционный двигатель, работающий за счёт обменных гравитационных взаимодействий, при чём с обменом на предельной частоте. За счёт чего фотоны движутся с предельной электромагнитной скоростью, предпочитают прямолинейное движение, так как внешним гравитационным структурам тяжеловато устроить взаимодействие с гравитационным зарядом электростатической или магнитной структуры.
Короче номенклатура элементарных переносчиков энергии, включённая в ТЗЭС способна объяснить множество природных чудес, и следовательно заслуживает серьёзных дискуссий.

«Обидно на моём сообщении от 21.02.17 оборвалась дискуссия. А, ведь элементарные фотон 2.1.1 и 2.1.2 взяли на себя ответственность за определение движения по инерции вообще всех материальных тел».
«Короче номенклатура элементарных переносчиков энергии, включённая в ТЗЭС способна объяснить множество природных чудес, и следовательно заслуживает серьёзных дискуссий».
——————————————
Уважаемый, В. Кишкинцев, я думал, что Вы поняли, почему я не стал отвечать на последний комментарий, оказывается — нет. Поясняю.
Во-первых, я не знаю такой теории ТЗЭС, и, наверное, никогда не узнаю (по-моему мнению, она далеко не дотягивает до теории).
Во-вторых, про серьезные дискуссии. На страницах моего сайта, дискуссии должны вестись о содержании статей, опубликованных на данном ресурсе, а не об экзотических «теориях ТЗЭС».

Должен извиниться перед Вами, за то что дал не верную ссылку на свою статью, она переехала в другой журнал. Статья под названием: «Гравитация Земли. Фотонно-квантовая гравитация» опубликована в журнале: «The scientific heritage» №5(5), 2016, с. 79-94 / URL: http://tsh-journal.com/wp-content/uploads/2016/11/VOL-1-No-5-5-2016.pdf «

В настоящее время многим физикам стало ясно, что энергетические поля состоят из элементарных полевых структур. Поэтому почти ежемесячно появляются новые теории, но все они больны игнорированием участия двух видов полевых структур в формировании электрических и магнитных полей.
Среди них теория ТЗЭС единственная предложившая систематизацию переносчиков электрической и магнитной энергии по шести состояниям нуклона, т.е. признания участия антивещества в формировании энергии. В результате согласно ТЗЭС существует два вида электростатических структур, формирующих окружающее нас вещества с помощью двух видов электрических зарядов, и главное без энергетических затрат.. Это структуры3.0.1 и 3.0.2. На их фундаменте формируется два вида элементарных фотонов, которыми комплектуются все макро фотоны и полуволны радиоволн. Подробную монографию по возможностям ТЗЭС пока удалось опубликовать только в Германии и Молдавии. Отдельные главы в Интернет,их наибольшее количество на сайте библиотеки Роспатента http://www.sciteclibrary.ru/rus/avtors/k.html . С помощью переносчиков энергии, включённых в ТЗЭС, удалость даже объяснить природу движения по инерции и теплой энергии, многое другое. Публикация монографии изданной в Германии, требует признания, что электрон представляет самую крупную структуру-частицу из антивещества. Причём разрушаемую в электрических искрах электросварки. В. Кишкинцев

Смех- смехом, а в ТЗЭС систематизированы самые элементарные полевые переносчики энергии по шести состояниям нуклона, явно заявляющие о своём функционировании в нашем мире.
Привести ТЭЗС в данном комментарии невозможно, но её экз. достаточно в Интернет. Тема данной дискуссии гравитационный фотон. Я пока решился ввести в ТЗЭС, только гравитационный протон, он помогает масс — магнитным и электростатическим структурам создавать вещества из лептонов и нуклонов за счёт обменных и гравитационных взаимодействий, и гравитон это переносчик энергии на неограниченные расстояния. Из гравитонов формируются гравитационные поля небесных тел. Включить в ТЗЭС шесть гравитационных структур не решился из-за отсутствия экспериментальных предпосылок. По этой же причине масс- магнитное семейство ограничил, похоже временно, четырьмя структурами.
Полный комплект из шести переносчиков энергии пока только в электрическом семействе. Но даже такие усечённые материальные представления о переносчиках энергии позволяют элементарно объяснить природу постулатов в физике и многие вновь открытые явления, не имеющие объяснения.

Ну Вы г. Кишкинцев, молодец! Продолжаете гнуть свою линию о своей ТЗЭС, у которой в фундаменте гравитационный фотон и гравитон. Обе частицы неизвестного происхождения. Тогда на чем она держится Ваша ТЗЭС — на глинянных ногах.
Еще раз Вас предупреждаю, что комментарии должны быть по существу опубликованного материала

Кстати, я был знаком с В.Е. Костюшко, был у него в квартире и держал в руках его «маятник». Дело в том, что я до создания ТЗЭС занимался взвешиванием постоянных масс газов при разных температурах, и даже Первым симпозиумом Ядерного общества был по результатам чернобыльских событий объявлен, как автор третьей весовой поправки. Достоверность моих исследований с газами В.Е. Костюшко признавал, но его результаты и мои категорически отвергал В.Б. Брагинский, и его поддерживал В.Л. Гинсбург. Так что моя заявка в ГОСПАТЕНТЕ № ОТ- 10764, до сих пор остаётся заявкой на открытие. Хотя из неё следует, что Солнце и звёзды обладают солидными массами скрытыми температурой. Защищая достоверность заявки ОТ-№ 10764 я и создал ТЗЭС.
Структуры 3.0.1 и 3.0.2 являются самыми крупными переносчиками тепловой
энергии и электрического тока. Подробнее по В.Е. Костюшко в томе 16 Энциклопедии русской физической мысли Моя статья.

«Кстати, я был знаком с В.Е. Костюшко, был у него в квартире и держал в руках его «маятник». Дело в том, что я до создания ТЗЭС занимался взвешиванием постоянных масс газов при разных температурах, и даже Первым симпозиумом Ядерного общества был по результатам чернобыльских событий объявлен, как автор третьей весовой поправки. Достоверность моих исследований с газами В.Е. Костюшко признавал»
—————————
Я тоже признаю Ваши исследования по взвешиванию газов и делаю ссылку в своей статье: «Гравитация Земли. Фотонно-квантовая гравитация» опубликована в журнале: «The scientific heritage» №5(5), 2016, с. 79-94 / URL: http://tsh-journal.com/wp-content/uploads/2016/11/VOL-1-No-5-5-2016.pdf
Костюшко намеревался повторить опыт с давлением света с новыми крутильными весами в конце 2016 года. Поскольку Вы лично знакомы и даже были в гостях у него, то наверняка у Вас есть какая-то информация по новым опытам? Если не затруднит, пришлите ссылки.

К сожалению В.Е. Костюшко помер, причины, и у кого теперь его уникальный маятник не знаю. По данной тематике известна и признана поправка Этвеша, эффект зависимости веса тел от частоты, эксперименты Ю. Григорьева с нейтронами падающими в нейтроноводах, результаты моих экспериментов и даже эксперименты Брагинского с маятником и множество экспериментов с вращающимися и вибрирующими массами — это свидетельство что скорость движения масс уменьшает частоту взаимодействий гравитонов из гравитационного поля Земли причём пропорционально скорости движущегося тела или скорости колебаний составляющих элементарных масс. Подобное, как показывают эксперименты Фан Лиангзао свойственно и электронам взаимодействующим с электростатическими полями разной напряжённости. Это доказательство существования элементарных масс обладающих гравитационными зарядами. Поэтому предлагаю внимательно посмотреть на мою ТЗЭС, она мне ежемесячно делает подарки, может расщедрится и Вам подарит реальную идею

В.Е. Костюшко был прекрасным экспериментатором. Жаль человека.
Насчет Вашей «ТЗЭС, она мне ежемесячно делает подарки »
Если она Вас одаривает так часто, то зачем делиться с кем-то.

Уважаемый Геннадий Ершов, Вы всё осмеиваете ТЗЭС, что в определённой мере положительно: Вы признали, что ТЗЭС появилась. Однако, при этом зная что для создания любой силы нужны затраты энергии, не хотите выяснить почему прочность всех окружающих тел создаётся без энергетических затрат??? И. Вы к сожалению далеко не один, считающий, что это так и должно быть.
А, из зарождающейся теории ТЗЭС следует, что окружающие нас тела не требуют энергетических затрат, потому что они созданы обменными физическими силами. Самые крупные переносчики таких сил создают электрические заряды. Их два вида, положительный вид заряда. Его приписали позитрону, хотя он такой же, как у протона. Вас это не смущает?
ТЗЭС установила, что это грубейшая ошибка. Из антивещества должен быть электрон и его электростатическая структура. Далее, преподаватели МАИ А.В. Чернецкий и Ю.А. Галкин установили, что электрическ4ая искра генерирует энергию.
Объяснить этот эффект можно только с позиций ТЗЭС, признав что в электрической дуге электроны разрушаются с образованием дополнительных электростатических структур. Создающих дополнительный электрический ток.
И, эти преподаватели МАИ далеко не единственные. Электроны разрушаются во множестве технологических процессов. А, допустимо это или нет? Я задаю этот вопрос с начала текущего тысячелетия? Однако к настоящему времени не открыто ни одной реакции в которой бы рождались новые электроны. Хотя электроны в нашем Мире возложили на себя весьма серьёзные
обязанности, и хотя их чрезвычайно много вокруг нас, но их сокращение. как мне, кажется может влиять даже на земную погоду. Другими словами пора признавать ТЗЭС и вычислять какое количество электронов в человечество может ежегодно уничтожать. В. Кишкинцев

«Уважаемый Геннадий Ершов, Вы всё осмеиваете ТЗЭС, что в определённой мере положительно: Вы признали, что ТЗЭС появилась. Однако, при этом зная что для создания любой силы нужны затраты энергии, не хотите выяснить почему прочность всех окружающих тел создаётся без энергетических затрат??? И. Вы к сожалению далеко не один, считающий, что это так и должно быть.
А, из зарождающейся теории ТЗЭС следует, что окружающие нас тела не требуют энергетических затрат, потому что они созданы обменными физическими силами».
—————————
Я никого и ничего не высмеиваю, каждый следует своим путем. Но я никогда не буду приверженцем теории в которой прочность всех окружающих тел создаётся без энергетических затрат?
«пора признавать ТЗЭС и вычислять какое количество электронов в человечество может ежегодно уничтожать »
Это Вы мне предлагаете посчитать количество уничтоженных электронов?

Перечитал Ваши комментарии и обнаружил следующие высказывания:
1) «Таким образом образуются элементарные фотоны 3.1.1 и 3.1.2.
Они с момента формирования за счёт обменных гравитационных взаимодействий приобретают скорость света».
2) Комментарием выше читаю: «Структуры входящие в протонное семейство примерно в 1800 раз крупнее структур электронного семейства. Элементарные структуры электронного семейства примерно 40000 раз по энергии массивны элементарных фотонов»
Отсюда вопрос: Каким образом Элементарные структуры электронного семейства, которые 40000 раз массивнее фотонов могут набрать скорость света?

Если верить измерениям ускорения электронов, проведённым в Китае проф. Фан Лиангджао, то электроны способны быть ускорены только энергией ориентировочно не превышающей 0,5 от собственной энергии, т.е. они не могут быть ускорены до скорости света. Это дико звучит в рамках современной физики, но китайского экспериментатора пока никто не опроверг. Его соображения подтверждают внутренний состав электрона, предлагаемый ТЗЭС. И, ТЗЭС с такой точки зрения никто не опровергает.
Так что думайте Геннадий, кто прав А. Эйнштейн или китайский проф.

Интересная у Вас логика: «но китайского экспериментатора пока никто не опроверг. Его соображения подтверждают внутренний состав электрона, предлагаемый ТЗЭС. И, ТЗЭС с такой точки зрения никто не опровергает». Если китайца никто пока не опроверг, то это не значит, что то же самое — не опровергнут и Вас.
Насчет Эйнштейна и его правоты, у меня опубликовано несколько статей с опровержением его ОТО, например «Перигелий Меркурия» . Также прочтите последние статьи: «Про Черные дыры»

Элементарный фотон состоит из электростатической магнитной структур, конструктивно связанных между собой обменными гравитационными взаимодействиями. Происходящими на частоте достаточно близкой к предельно возможной, поэтому гравитационные поля слабо взаимодействуют со световыми макро фотонами. Движение элементарного фотона начинается с момента его образования, это свидетельство что именно обменные гравитационные взаимодействия и обеспечивают его движение. Что подсказывает, что именно поляризационно пространственные взаимодействия в твердых телах обеспечивают их движение по инерции. Тепловые, хаотические взаимодействия на таковое не способны. Эксперименты Точилина с тележкой, колеса которой не приводятся в движение, и его последователей такую точку зрения подтверждают.

«Элементарный фотон состоит из электростатической магнитной структур, конструктивно связанных между собой обменными гравитационными взаимодействиями. Происходящими на частоте достаточно близкой к предельно возможной, поэтому гравитационные поля слабо взаимодействуют со световыми макро фотонами .»
Вы не утомимы в своих изысканиях, помимо элементарных фотонов появились новые «световые макро фотоны».
Скажу честно из приведенной цитататы я ничего не понял, а Вы понимаете, что пишите?

В первом предложении моей заметки от 29.12.18 пропущены два, слова, должно быть:Элементарный электромагнитный фотон состоит из электростатической и магнитной структур, конструктивно связанных между собой обменными пространственно поляризованными гравитационными взаимодействиями. И далее всё нормально, для тех кто признаёт ТЗЭС.
Г.Ершова интересуют естественно вопрос существуют или нет гравитационные фотоны. Согласно ТЗЭС и природы таковые обязаны существовать, это структуры из гравитационного протона 1.0 и эфирного протона 0.0. Это слабое место в ТЗЭС требующее проработки. Дело в том, что переносчики гравитационной энергии явно существуют. Ведь создают они
определенную занятость в гравитационных зарядах масс- магнитных структур и антиструктур. Различия в этой занятости экспериментально наблюдаются в
изменениях веса одних и тех же макро масс, при изменении их скорости движения и даже температуры. Однако четких экспериментальных данных о том, что существует антигравитация,по крайней мере пока, нет. В такой ситуации в ТЗЭС не включены гравитационные антиструктуры, и эфирное семейство состоит всего из одного эфирного протона. Это пока в ТЗЭС проблемный момент требующий проведения экспериментов и дискуссий.

«Г.Ершова интересуют естественно вопрос существуют или нет гравитационные фотоны. Согласно ТЗЭС и природы таковые обязаны существовать, это структуры из гравитационного протона 1.0 и эфирного протона 0.0. Это слабое место в ТЗЭС требующее проработки».
—————————
Я готов подождать еще немного, когда Вы проработаете этот важный для меня вопрос…

С точки зрения волновой теории, обычный дневной свет представляет собой набор электромагнитных волн с различными λ. При прохождении через треугольную стеклянную призму он разлагается на составные цвета образуя радужный спектр. Волновой природой свет легко объясняются очень многие оптические явления, на пример отражение, рассеяние, лучепреломление и интерференция. Однако с помощью таких представлений не удается объяснить закономерности, наблюдаемые при фотоэффекте.

Переписанная из учебника статья, притом с ошибками.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. .

Ваш комментарий на модерации.

СВЕТОВЫЕ КВАНТЫ
ПРЕДПОСЫЛКИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ

В классической теории зависимость интенсивности от частоты в спектре излучения нагретого тела выражается монотонно возрастающей кривой.

Это противоречит даже закону сохранения энергии, так как излучение любого нагретого тела обладает конечной энергией и его интенсивность с ростом частоты не должна стремиться к бесконечности.

Эксперимент дает кривую 2, согласно которой на больших частотах интенсивность излучения стремиться к нулю.

Чтобы снять противоречие, Планк выдвинул неклассическую гипотезу: нагретые тела испускают свет не непрерывно, а отдельными порциями - квантами энергии, величина которых прямо пропорциональна частоте

где , h - постоянная Планка.

Эта гипотеза позволила построить теорию, полностью объясняющую зависимость спектральной плотности излучения нагретого тела от частоты, а также по экспериментальным результатам определить значение постоянной Планка:

h = 6,63 *10 -34 Дж*с

ФОТОЭФФЕКТ

Внешний фотоэффект - вырывание электронов из вещества под действием света.

Цинковую пластину, соединенную с электрометром, зарядим положительно и осветим электрической дугой. Показания электрометра останутся неизменными. Повторим опыт, сообщив пластине отрицательный заряд. При ее освещении показания электрометра уменьшатся до нуля. Опыт доказывает, что свет вырывает электроны с поверхности пластины.

Фотоэлемент, представляющий собой прозрачный баллон с двумя электродами (из которого выкачан воздух), включим в цепь из источника постоянного напряжения, потенциометра, гальванометра и вольтметра. Изменяя напряжение между катодом и анодом, снимем вольтамперную характеристику фотоэлемента при неизменном освещении.

При увеличении потенциала анода сила фототока монотонно возрастает и, достигнув тока насыщения I н остается неизменной. Это значит, что все электроны, выбитые светом с поверхности катода в единицу времени, при данном напряжении достигли анода.

Задерживающее напряжение U з - минимальное обратное напряжение между анодом и катодом, при котором фототок равен нулю.

По закону сохранения энергии максимальная кинетическая энергия выбитого фотоэлектрона

Законы фотоэффекта

1. Количество электронов, выбитых с поверхности металла за единицу времени, прямо пропорционально интенсивности света.

2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов прямо пропорциональна частоте света и не зависит от интенсивности.

3. Если частота света меньше предельного значения min , называемого красной границей, то фотоэффект не происходит.

ТЕОРИЯ ФОТОЭФФЕКТА

По современным представлениям свет имеет двойственную природу - это одновременно электромагнитная волна и поток фотонов. Каждый фотон переносит квант энергии, поэтому энергия фотонов пропорциональна частоте:

E=h 0 , где h=6,63*10 -34 Дж*с

При падении света на металл большая часть фотонов просто поглощается, вызывая нагревание. Некоторые фотоны взаимодействуют со свободными электронами. Если это взаимодействие приводит к выбиванию электрона из металла, то энергия фотона h идет на совершение работы выхода А электрона из металла и сообщение ему кинетической энергии Так из закона сохранения энергии получается уравнение Эйнштейна:

Оно объясняет все законы фотоэффекта.

1. Интенсивность света пропорциональна числу фотонов, падающих на единицу площади поверхности за единицу времени. Поэтому чем больше интенсивность, тем больше число выбитых из катода электронов, а значит и сила тока насыщения.

2. Увеличение частоты света не приводит к росту числа выбитых электронов, а приводит к увеличению их максимальной кинетической энергии:

3. Из уравнения Эйнштейна следует, что минимальное значение частоты, при которой вся энергия фотона идет на совершение работы выхода электрона, определяется из условия она равна

Если частота света меньше красной границы min , то энергии фотона недостаточно для вырывания электрона из металла, и фотоэффекта не происходит.

Фотон и его свойства.

Фотон – материальная, электрически нейтральная частица.

Энергия фотона , так как

Согласно теории относительности Е=mс 2 =h , отсюда где m - масса фотона, эквивалентная энергии.

Импульс ,так как . Импульс фотона направлен по световому пучку.

Наличие импульса подтверждается экспериментально суще­ствованием светового давления.

Основные свойства фотона

1. Является частицей электромагнитного поля.
2. Движется со скоростью света.
3. Существует только в движении.
4. Остановить фотон нельзя: он либо движется с v = с, либо не существует; следовательно, масса покоя фотона равна нулю.

Пример. Для определения постоянной Планка был поставлен опыт, в котором при освещении фотоэлемента гальванометр регистрирует слабый фототок, когда контакт потенциометра находится в крайнем положении. Скользящий контакт передвигают, постепенно увеличивая запирающее напряжение до тех пор, пока не прекратится фототок. При освещении фотоэлемента красным светом с частотой 1 = 3,9*10 14 Гц запирающее напряжение U 1 = 0,5 В, а при освещении фиолетовым светом с частотой 2 = 7,5*10 14 Гц запирающее напряжение U 2 = 2 В. Какое значение постоянной Планка было получено?

Запишем уравнения Эйнштейна для двух указанных случаев фотоэффекта:

Электроны, вылетевшие с поверхности металла, задерживаются тормозящим электрическим полем. Изменение их кинетической энергии равно в этом случае работе электрического поля:

Тогда первые два равенства можно представить в виде:

При вычитании первого выражения из второго получаем

Ответ: согласно измерениям постоянная Планка 6,7*10 -34 Дж*с.

8.1. Энергия электромагнитного поля

Состояние электромагнитного поля в резонаторе можно задать, перечислив состояния всех соответствующих допустимым модам излучения полевых осцилляторов (8.1). Независимость друг от друга полевых осцилляторов позволяет представить состояние всего электромагнитного поля в виде произведения состояний каждой его моды. Полная энергия оказывается равной сумме энергий, находящихся в каждой из мод (8.2). Энергия каждой моды может принимать дискретные значения, отстоящие друг от друга на величину, равную энергии планковского кванта (8.3). Это свойство позволяет формально сопоставить каждому состоянию полевого осциллятора набор частиц, каждая из которых обладает энергией (8.3), число которых равно номеру этого состояния. Такие частицы принято называть фотонами .

Определенные трудности в теории вызывает тот факт, что энергии нижних состояний полевых осцилляторов оказываются отличными от нуля. Т.о. любая мода из бесконечного набора даже в отсутствии в ней реально наблюдаемых фотонов обладает энергией, равной половине энергии планковского кванта. Полная же энергия вакуума, даже в случае отсутствия в нем излучения оказывается бесконечно большой. В рассматриваемом случае представляется малоприемлемым часто используемый в физике способ переопределения энергии системы за счет сдвига начального уровня ее отсчета. Происхождение отличного от нуля значения энергии нижнего состояния имеет глубокий физический смысл, поскольку проистекает из правила коммутации операторов обобщенной координаты и импульса. Именно это свойство операторов в конечном итоге приводит к правильному описанию эффекта спонтанного излучения, не объясненного «классической» квантовой механикой и ряда других «тонких» эффектов, наблюдаемых на эксперименте. Следуя введенной терминологии, соответствующие «половинкам фотонов» нижние состояния можно назвать темновыми фотонами или нуль-колебаниями электромагнитного вакуума . Вместе с тем следует отметить, что полученный результат в виде бесконечно большой энергии элдектромагнитного вакуума,по-видимому, является физически бессмысленным и свидетельствует о внутренней противоречивости и незавершенности имеющейся на сегодняшний день квантовой релятивистской теории излучения.

8.2. Импульс электромагнитного поля

Фотон, как ультрарелятивистская частица, помимо энергии должен обладать и импульсом , связанным с энергией стандартным релятивистским соотношением (8.4). Ожидаемое выражение для импульса фотона может быть действительно получено в рамках принятого в квантовой электродинамике формализма полевых осцилляторов. Явный вид оператора импульса (8.5) записывается естественным образом по аналогии с классическим выражением и с учетом ранее полученных выражений для операторов векторного потенциала и поля (7.29 - 7.30) может быть выражен через операторы обобщенных координат и импульсов полевых осцилляторов (8.6). Из последнего соотношения непосредственно следует ожидаемое из не квантовой релятивистской теории «правильное» выражение для импульса электромагнитного поля (8.7). В отличие от рассмотренной противоречивой ситуации с энергией, в случае импульса электромагнитного поля из-за векторного характера входящих в сумму слагаемых полный импульс не содержащего электромагнитного излучения пространства в определенном смысле оказывается равным нулю.

8.3. Поляризация излучения и «спин» фотона

Если в рамках классической физики понятие поляризации электромагнитных волн не требует особых комментариев, то выяснение смысла этой характеристики в случае корпускулярного описания представляется весьма содержательным.

Даже на языке классической физики может быть приведен ряд соображений, указывающих на тесную связь поляризации излучения со спином фотона, который в случае движущейся со скоростью света частицы обычно называют спиральностью . Для выяснения связи поляризации излучения с переносимым им моментом импульса достаточно рассмотреть процесс взаимодействия атома Томсона с излучением круговой поляризации. При установившемся вынужденном вращении квазиупругого электрона с частотой вращения электрического поля волны угол между векторами скорости электрона и напряженности поля остается постоянным. При этом скорость передачи энергии излучения системе оказывается пропорциональной скорости передачи ей момента импульса (8.8). Подстановка в полученное выражение планковской формулы для энергии излучения приводит к предположению о том, чтоz-проекция момента импульса фотона с круговой поляризацией может иметь величину, равную постоянной Планка. В этом случае кажется логичным приписать фотону собственный момент импульса равный по величине одной постоянной Планка.

К аналогичному выводу приводят и другие соображения, основанные на связи величины спина системы с трансформационными свойствами состояний поляризации излучения при вращении системы координат. Так очевидно, что при повороте системы координат вокруг оси z, направление которой совпадает с направлением распространения плоской монохроматической волны, два возможных состояния ее линейной поляризации преобразуются друг через друга (8.9). В случае же состояний круговой поляризации (8.10) поворот системы координат приводит лишь к их умножению на фазовый множитель (8.11) в точности совпадающий с аналогичным множителем, возникающим при поворотах вокруг оси z систем с единичным спином. Именно это свойство состояний поляризации позволяет приписать фотону плоской монохроматической волны круговой поляризации собственный момент импульса, равный единице.

Приписывание фотону единичного спина носит несколько условный характер, поскольку спином принято называть внутренний момент импульса частицы в тех системах отсчета, относительно которых рассматриваемая частица остается неподвижной. Именно отсутствие системы отсчета, в которой частица может покоиться, в конечном итоге приводит к запрету существования фотонов в сферически-симметричных состояниях. Именно по этой причине состояние |S=1, M S =0> случае фотонов оказываются нереализуемыми в природе.

8.4. Полный момент и четность фотона

При решении задач взаимодействия излучения с атомом электромагнитное поле удобнее рассматривать как совокупность сферических волн, являющихся решением уравнения Д’Аламбера, записанным в сферических координатах (8.12). В некотором смысле это уравнение для векторного потенциала можно рассматривать как аналог уравнения Шредингера для электрона (2.4 - 2.5). Оба уравнения имеют сходную структуру и содержат квадрат оператора момента количества движения. Отличие состоит лишь в отсутствии слагаемого, содержащего кулоновский потенциал 9фотон является электрически нейтральной частицей) и в векторном характере искомого решения. Последнее требует некоторого уточнения: строго говоря, волновая функция электрона в классическом уравнении Шредингера не является скаляром, поскольку содержит в себе спиновую часть, отвечающую двум возможным состояниям собственного момента количества движения электрона (спин 1/2). В этом смысле различие между векторным потенциалом («волновой функцией») для фотона и «скалярной» (а реально - двухкомпонентной) волновой функцией электрона состоит только в величине спина сравниваемых элементарных частиц. Следует еще раз напомнить, что величина спина характеризует число состояний неподвижного объекта, преобразующихся друг через друга при вращениях координат.

Как и в случае решения задачи о движении электрона в кулоновском поле ядра стационарное (т.е. зависящее от времени по гармоническому закону) решение этого уравнения разумно искать в виде произведения двух функций: радиальной и угловой (8.13). В качестве последней следует использовать любую из ранее введенных шаровых функций (5.7), составляющих полный набор собственных функцией оператора квадрата момента количества движения. Построенное решение (8.13) содержит два множителя, преобразующиеся при вращениях системы координат: шаровые функции и вектор поляризации. Формально, по аналогии с задачей о электроне в атоме водорода, порядку l шаровой функции Y lm хочется сопоставить момент импульса фотона, а вектору поляризации - равный единице спин фотона (частицы с единичным спином ведут себя при вращениях подобно классическому вектору). Полный же момент фотона (как и в случае электрона) должен представлять сумму орбитального и спинового.

К сожалению, приведенная аналогия не является вполне удовлетворительнойиз-заравенства нулю массы покоя фотона. Эта очевидная особенность фотона делает невозможным существование системы координат, в которой бы он покоился. В результате понятие спина, традиционно определяемое как собственный момент количества движения покоящейся частицы, для фотона теряет смысл. Так же оказывается невозможным и корректное определение спина фотона как характеристики числа состояний, преобразующихся друг через друга при поворотах: обязательное для фотона состояние движение со скоростью света всегда выделяет одно направление в пространстве, изменение которого при повороте означало бы изменение волнового вектора фотона и, следовательно, номер соответствующей ему моды. Невозможность корректного разделения орбитального и спинового моментов фотона можно пояснить и на еще одном языке: условие поперечности для электромагнитных волн по существу накладывает дополнительное ограничение на взаимную ориентацию волнового вектора и вектора поляризации. В результате «орбитальное» и «спиновое» движение фотона не могут считаться независимыми. Т.о. в случае фотона оказывается возможным говорить только о полном моменте импульса частицы.

Помимо энергии, импульса и полного момента фотону может быть приписана определенная четность , характеризующая поведение волновой функции при инверсии координат. Указанная операции изменяет знак обычного трехмерного пространственного вектора на противоположный. Шаровая функция с индексами l, m=l при инверсии ведет себя подобно 2l - положительно направленным спинорам, каждая пара которых подобны пространственному вектору (8.14). Т.о. четность такой функции оказывается равной (-1) l . При поворотах системы координат шаровая функция с указанными индексами преобразуется через набор всевозможных шаровых функций порядка l . Поскольку в случае отсутствия слабых взаимодействий оператор инверсии с гамильтонианом системы, он коммутирует и с входящим в выражение для гамильтониана оператором квадрата момента импульса, а следовательно - и со связанным с ним оператором поворота. В результате оказывается, что весь набор шаровых функций порядка l обладает одинаковой четностью.

Из-затого, что волновая функция фотона носит векторный характер (т.е. содержит вектор поляризации, четность которого отрицательна), полная четность фотона оказывается равной (-1) l+1 .

8.5. Векторная частицы в состояниях с различными целочисленными моментами импульса

Для построения классификации фотонов по моменту и четности целесообразно решить вспомогательную задачу нахождения допустимых значений полных моментов нерелятивистской векторной частицы с заданным орбитальным моментом. В качестве простейшего примера может быть рассмотрена векторная частица в р-состоянии(с орбитальным моментом l=1 ). Базисные состояния такой системы могут быть заданы в виде произведений состояний орбитального и спинового моментов (8.15). Такой базис разумно называть набором состояний с определенными проекциями орбитального и спинового моментов. Проекция полного момента системы на вертикальную ось по-прежнему определяется исходя из результата действия на состояние оператора поворота вокруг оси z. Состоянию с равными единице проекциями на ось z орбитального и спинового моментов может быть так же отнесено к состоянию нового базиса с полным моментом j=2 и его максимально возможной проекцией M j =+2 (8.16). Остальные 4 состояния из группы с j=2 представляют собой симметричные линейные комбинации исходных базисных состояний (8.15) с одинаковыми суммами проекций орбитального и спинового моментов (8.17). В последнем утверждении легко убедиться, подействовав оператором произвольного поворота на состояние |j=2, m=2> , в результате которого указанное состояние должно превратиться в линейную комбинацию группы новых базисных состояний вида |j=2,M j > (8.18). Всей этой группе соответствуют состояния, представляющие собой полностью симметричны линейные комбинации всех мыслимых комбинаций из четырех спиноров, взятых с одинаковыми весовыми множителями. В свою очередь, из этих линейных комбинаций легко составить состояния исходного базиса с определенными проекциями обоих моментов.

Оставшаяся антисимметричные линейные комбинации состояний старого базиса с |M|

Т.о. из заданного набора 9 произведений состояний с определенными проекциями моментов удалось построить такое же число новых базисных состояний с определенным значением полного момента и его проекции. В полном соответствии с квантовомеханическими правилами сложения моментов множество вновь построенных состояний содержит суммарные моменты, лежащие в интервале от |l-s| до l+s.

8.6. Классификация фотонов

Перечисленные по алгоритму (8.15) набор состояний с полным моментом для векторной частицы оказывается избыточным для фотона, не имеющего «продольных» состояний с направленным по волновому вектору вектором поляризации. Для выявления «лишних» состояний продольной поляризации полезно установить их четность. Для того, чтобы физические свойства гипотетического «продольного» фотона оставались неизменными, производимые над ним преобразования симметрии не должны затрагивать волнового вектора (и параллельного ему вектора поляризации). Т.о. оказываются возможными только вращения вокруг волнового вектора, в результате которых объект должен проявлять свойства симметрии, соответствующие его полному моменту j . Т.о. координатная часть волновой функции фотона должна содержать шаровую функцию порядка j. При инверсии координат, не затрагивающей направление вектора k , шаровая функция полностью определяет четность всей волновой функции фотона - (-1) j . Именно состояние с такой четностью оказывается «лишним» и должно быть вычеркнуто их полного списка возможных состояний фотонов: