Електродинамічний
розрахунок фотона
Сергій алеманів
Іноді помилково
вважається, що електромагнітні кванти - це завжди мікрочастинки (фотони), але
це невірно, тому що їх довжина хвилі може бути будь-хто. Наприклад, існують
електромагнітні кванти з довжиною хвилі 21см, властивості яких можна досліджувати
за допомогою звичайних радіоантен, тобто спостерігати у них електричні та магнітні
потоки індукції. Таким чином, експериментально підтверджено, що кванти
електромагнітного потоку випромінювання, як і всі електромагнітні хвилі, мають
польову структуру, тобто складаються з електричних і магнітних потоків (одиниця
виміру електричного потоку - Кулон, магнітного - Вебер).
Фотон - це
квант електромагнітного потоку випромінювання, тобто складається з кванта електричного
потоку і кванта магнітного потоку. Дискретність енергії електромагнітних
потоків випромінювання (квантів світла) - це наслідок дискретності енергії
електричних і магнітних потоків. У електромагнітної хвилі енергія
електричного потоку завжди дорівнює енергії магнітного потоку. Знаючи частоту
зміни електричного потоку індукції, можна знайти струм електричного
зміщення:
Iсм
= 2ev,
де e - квант
електричного потоку (квант кількості електрики) 1,602 • 10-19Кл,
v - частота.
Магнітна
енергія електромагнітного кванта:
WМ =
IсмФ0/2,
де Ф0
- Квант магнітного потоку (квант кількості магнетизму) 2,068 • 10-15Вб.
Згідно з електродинаміки, що в поперечної електромагнітної хвилі електрична
енергія завжди дорівнює магнітної Wе = WМ, тому повна
енергія електромагнітного кванта дорівнює:
W = Wе
+ WМ = 2Wм = IсмФ0.
Коефіцієнт
пропорційності h = 2eФ0 спрощує вираз:
W = IсмФ0
= 2eФ0v = hv.
Знаючи частоту
зміни магнітного потоку індукції, можна знайти ЕРС:
U = 2Ф0v.
Ефективна
потужність в електромагнітному обуренні:
P = UIсм
= 2Ф0v · 2ev = 4eФ0v2.
Протяжність
поперечного обурення дорівнює половині довжини хвилі, тому що в поперечному
обуренні різнойменні області розташовані поперечно, а не поздовжньо, що
є відзнакою поперечного обурення від поздовжнього. Тобто, щоб знайти
енергію, треба помножити потужність на час, що дорівнює половині періоду:
W = PT/2 = 4eФ0v2/2v = 2eФ0v = hv.
Співвідношення
між ЕРС і енергією:
W = 2eФ0v = eU.
1В = 1,6022 • 10-19Дж,
тобто дорівнює одному Електронвольт. Таким чином, квант електромагнітного потоку
випромінювання з ЕРС в один вольт володіє енергією, яка дорівнює одному Електронвольт
(1еВ = 1,6022 • 10-19Дж). Наприклад, у фотона з довжиною електромагнітної
хвилі 0,5 • 10-6м:
струм зміщення --
1,921 • 10-4А;
ЕРС - 2,480 В;
потужність --
4,764 • 10-4Вт;
електромагнітна
енергія - 3,972 • 10-19Дж (в Електронвольт W = 2Ф0v = 2,480 еВ).
Таким чином,
в електромагнітних хвилях дискретних струми зміщення та енергія електричних і
магнітних потоків. Для їх обчислення досить знати частоту електромагнітної
хвилі, величину кванта електричного потоку та кванта магнітного потоку, або
замість них використовувати коефіцієнт пропорційності h = 2eФ0 = 6,626 • 10-34Кл · Вб,
представляє квант електромагнітного потоку випромінювання, його ще називають
квантом дії, змінюючи розмірність з Кл · Вб на Дж • с. Те, що електродинаміка
дозволяє розраховувати дискретні електромагнітні хвилі - фотони, не є
чимось незвичайним, електродинаміка та створена для того, щоб пояснювати і розраховувати
електромагнітні процеси. Польове будова фотона і електродинамічний розрахунок
його властивостей наведені в [1].
Список
літератури
алеманів С.Б.
Природа електромагнітних частинок і полів.
алеманів С.Б.
Електричні вихрові несоленоідальние поля. Нит, 2002.
Грінчік А.
Квантова модель тяжіння. Нит, 2002.
Еткін В.А.
Класичні підстави квантової механіки. Нит, 2001.
Носков Н.К.
Світло, фотони, швидкість світла, ефір та інші «банальності». Нит, 1999.
