Как найти квант энергии по формуле

Как найти квант энергии по формуле

Фотон

Фотон — это частица света или квант света; частица с которой можно делать расчёты.

Фотоны всегда находятся в движении и в вакууме движутся с постоянной скоростью 2,998 x 10^8 м/с (это называется скоростью света и обозначается буквой c).

В марте 1905 года Эйнштейн создал квантовую теорию света, это была идея о том, что свет существует в виде крошечных частиц, которые он назвал фотонами.

Позже в том же году была расширена специальная теория относительности, в которой Эйнштейн доказал, что энергия (E) и материя (масса – m) связаны, и это соотношение стало самым знаменитым в физике: E=mc²; (напомним: c — скорость света).

Формулы фотона

Эти формулы являются наиболее важными.

Формула энергии кванта/фотона (формула Планка или Энергия кванта)

Энергия — это постоянная Планка, умноженная на частоту колебаний

Формула энергии кванта/фотона формула Планка или Энергия кванта E=h.v

E = h×v

Где:

  • E — энергия фотона/кванта (в Дж – джоуль),
  • h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду),
  • ν — частота колебаний света (в Гц – герц).

Масса фотона

Масса фотона формула m = hv/c² = h/cλ

m = hv/c² = h/cλ

Где:

  • m — масса фотона (в кг),
  • h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду),
  • ν — частота колебаний света (в Гц – герц),
  • c = 3.10^8 (это скорость света в м/с),
  • λ — длина световой волны (в метрах).

Примечание:

Фотоны всегда движутся со скоростью света. В состоянии покоя фотоны не существуют (т.е. можно сказать, что масса покоя равна нулю).

Формула массы фотона (m = h/cλ) была выведена из формулы эквивалентности массы и энергии (E = mc²), при этом было использовано также равенство с энергией Кванта (E = h×v).

Импульс фотона

Импульс фотона формула p=hv/c=h/λ

p = hv/c = h/λ

Где:

  • p — импульс фотона (в Н•с – ньютон-секунда),
  • h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду),
  • ν — частота колебаний света (в Гц – герц),
  • c = 3.10^8 (это скорость света в м/с),
  • λ — длина световой волны (в метрах).

Длина волны света, период и частота

Это ещё одно соотношение, которое может быть полезным в расчётах.

Длина волны света, период и частота λ = cT = c/v

λ = cT = c/v

Где:

  • λ — длина световой волны (в метрах),
  • c = 3.10^8 (это скорость света в м/с),
  • T — период световых колебаний (в секундах),
  • ν — частота колебаний света (в Гц – герц).

Пример решения задачи с данными формулами

Определите энергию фотонов красного (λк = 0,76 мкм) света.

Известно:

λк = 0,76 мкм = 0,76 × 10^(–6) м

Решение:

Формула энергии фотонов: E = h×v

Где:

h — постоянная Планка,

v — частота света; из равенства λ = c/v выходит, что v = с/λ.

Таким образом, составляем равенство:

E = h × (с/λ) = hc / λ

Вспоминаем другие данные:

c = 3.10^8 (это скорость света в м/с)

h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду)

E = hc / λ = ((6,6.10^(–34) Дж.с) × (3.10^8 м/с)) / (0,76 × 10^(–6) м) = 2,6 × 10^(–19) Дж

Фотон является волной?

Фотон является одновременно частицей и волной. Согласно квантовой теории света Эйнштейна, энергия фотонов (E) равняется их частоте колебаний (v), умноженной на постоянную Планка (h); т.е. эта формула выглядит так: E = h×v.

Так он доказал, что:

  • свет — это поток фотонов,
  • энергия этих фотонов — это высота их частоты колебаний,
  • интенсивность света соответствует количеству фотонов.

Таким образом, учёный объяснил, что поток фотонов действует и как волна, и как частица.

Узнайте также про:

  • Нейтрино
  • Теорию относительности
  • Магнитную индукцию
  • Полимер
  • Теорию струн
Источник
Квантовая механика
  • Введение[en]
  • История[en]
    Математические основы

Основа

  • Классическая механика
  • Постоянная Планка
  • Интерференция
  • Бра и кет
  • Гамильтониан
  • Старая квантовая теория

Фундаментальные понятия

  • Квантовое состояние
  • Квантовая наблюдаемая
  • Волновая функция
  • Квантовая суперпозиция
  • Квантовая запутанность
  • Смешанное состояние
  • Измерение
  • Неопределённость
  • Принцип Паули
  • Дуализм
  • Декогеренция
  • Симметрия
  • Теорема Эренфеста
  • Туннельный эффект

Эксперименты

  • Опыт Дэвиссона — Джермера
  • Опыт Франка — Герца
  • Опыт Штерна — Герлаха
  • Опыт Юнга
  • Квантовый ластик
  • Квантовый ластик с отложенным выбором
  • Проверка неравенств Белла
  • Фотоэффект
  • Эффект Комптона

Формулировки

  • Представление Шрёдингера
  • Представление Гейзенберга
  • Представление взаимодействия
  • Представление фазового пространства
  • Матричная квантовая механика
  • Интегралы по траекториям
  • Диаграммы Фейнмана

Уравнения

  • Шрёдингера
  • Паули
  • Клейна — Гордона
  • Дирака
  • Швингера — Томонаги
  • фон Неймана
  • Блоха
  • Линдблада
  • Гейзенберга

Интерпретации

  • Копенгагенская
  • Теория скрытых параметров
    • Локальная[en]
  • Многомировая
  • Теория де Бройля — Бома

Развитие теории

  • Квантовая теория поля
  • Квантовая электродинамика
  • Теория Глэшоу — Вайнберга — Салама
  • Квантовая хромодинамика
  • Стандартная модель
  • Квантовая гравитация

Сложные темы

  • Релятивистская квантовая механика
  • Квантовая теория поля
  • Квантовая гравитация
  • Теория всего

Известные учёные

  • Планк
  • Эйнштейн
  • Шрёдингер
  • Гейзенберг
  • Йордан
  • Бор
  • Паули
  • Дирак
  • Фок
  • Борн
  • де Бройль
  • Ландау
  • Фейнман
  • Бом
  • Эверетт

См. также

  • История возникновения
  • Глоссарий[en]
  • ЭПР-парадокс
См. также: Портал:Физика

Постоя́нная Пла́нка (квант действия) — основная константа квантовой теории, коэффициент, связывающий величину энергии кванта электромагнитного излучения с его частотой, так же как и вообще величину кванта энергии любой линейной колебательной физической системы с её частотой. Связывает энергию и импульс с частотой и пространственной частотой, действие с фазой. Является квантом момента импульса. Впервые упомянута Максом Планком в работе, посвящённой тепловому излучению, и потому названа в его честь. Обычное обозначение — латинское h.

С 2019 года значение постоянной Планка считается зафиксированным и точно равным величине h = 6,626 070 15⋅10−34 кг·м2·с−1 (Дж·с).

Широко используется также приведённая постоянная Планка, равная постоянной Планка, делённой на 2 π и обозначаемая как hbar («h с чертой»):

hbar equiv {frac {h}{2pi }}=1{,}054 571 800(13)times 10^{{-34}} Дж·c = {displaystyle 6{,}582 119 514(40)cdot 10^{-16}} эВ·с

Физический смысл[править | править код]

В волновой квантовой механике каждой частице ставится в соответствие волновая функция, при этом характеристики этой волны связаны с характеристиками частицы: волновой вектор {vec k} — с импульсом {vec p}, частота {displaystyle omega =2pi nu } — с энергией E, фаза varphi  — c действием S. Постоянная Планка является коэффициентом, связывающим эти величины между собой:

{displaystyle {vec {p}}=hbar {vec {k}},,,(left|{vec {p}}right|=h/lambda ),}
{displaystyle E=hnu =hbar omega ,}
{displaystyle S=hbar varphi .}

В теоретической физике часто для упрощения внешнего вида формул используется система единиц, в которой hbar = 1, тогда эти соотношения принимают вид:

{displaystyle {vec {p}}={vec {k}},,,(left|{vec {p}}right|=2pi /lambda ),}
{displaystyle E=omega ,}
{displaystyle S=varphi ,}
{displaystyle (hbar =1).}

Величина постоянной Планка определяет и границы применимости классической и квантовой физики. В сравнении с величиной характерных для рассматриваемой системы величин действия или момента импульса, или произведений характерного импульса на характерный размер, или характерной энергии на характерное время, — постоянная Планка показывает, насколько применима к данной физической системе классическая механика. А именно, если S — действие системы, а L— её момент импульса, то при Sgg hbar или {displaystyle Lgg hbar } поведение системы обычно может с хорошей точностью быть описано классической механикой.

Эти оценки следуют из соотношений неопределённости Гейзенберга. В квантовой физике измеряемым физическим величинам ставятся в соответствие операторы, алгебра которых отличается от алгебры действительных чисел главным образом тем, что операторы могут не коммутировать, то есть величина {displaystyle {hat {C}}={hat {A}}{hat {B}}-{hat {B}}{hat {A}}}, называемая коммутатором, может быть не равна нулю. Обычно коммутатор операторов физических величин имеет величину порядка постоянной Планка. Если коммутатор двух операторов квантовой механики не равен нулю, то соответствующие им величины не могут быть измерены одновременно с произвольно большой точностью. Это приводит к возникновению волновых явлений при рассмотрении соответствующих физических систем. Таким образом, постоянная Планка определяет пределы применимости классической физики.

История открытия[править | править код]

Формула Планка для теплового излучения[править | править код]

Формула Планка — выражение для спектральной плотности мощности {displaystyle u_{nu }(nu ,T)} равновесного теплового излучения абсолютно чёрного тела, которое было получено Максом Планком после того, как стало ясно, что формула Вина удовлетворительно описывает излучение только в области коротких волн, но не работает при высоких температурах и в инфракрасной области. В 1900 году Планк предложил формулу, которая хорошо согласовывалась с экспериментальными данными. При выводе этой формулы, однако, Планку пришлось прибегнуть к гипотезе квантования энергии при излучении и поглощении электромагнитных волн. Причём величина кванта энергии оказалась связана с частотой волны:

{displaystyle varepsilon =hnu .}

Коэффициент пропорциональности в этой формуле и получил название постоянной Планка.

При этом Планк полагал, что использованная им гипотеза является не более чем удачным математическим трюком, но не является отражением непосредственно физического процесса. То есть Планк не предполагал, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии (квантов), величина которых связана с частотой излучения[источник не указан 509 дней][a].

Фотоэффект[править | править код]

Фотоэффект — это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Фотоэффект был объяснён в 1905 году Альбертом Эйнштейном (за что в 1921 году он, благодаря номинации шведского физика Озеена, получил Нобелевскую премию) на основе гипотезы Планка о квантовой природе света. В работе Эйнштейна содержалась важная новая гипотеза — если Планк предположил, что свет излучается только квантованными порциями, то Эйнштейн уже считал, что свет и существует только в виде квантованных порций. Из закона сохранения энергии при представлении света в виде частиц (фотонов) следует формула Эйнштейна для фотоэффекта:

{displaystyle hbar omega =A_{out}+{frac {mv^{2}}{2}},}
где A_{out} — т. н. работа выхода (минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества),
{frac {mv^{2}}{2}} — кинетическая энергия вылетающего электрона,
omega  — частота падающего фотона с энергией {displaystyle hbar omega ,}
hbar  — постоянная Планка.

Из этой формулы следует существование красной границы фотоэффекта, то есть существование наименьшей частоты, ниже которой энергии фотона уже недостаточно для того, чтобы «выбить» электрон из тела. Суть формулы заключается в том, что энергия фотона расходуется на ионизацию атома вещества, то есть на работу, необходимую для «вырывания» электрона, а остаток переходит в кинетическую энергию электрона.

Эффект Комптона[править | править код]

Переопределение[править | править код]

На XXIV Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) 17—21 октября 2011 года была единогласно принята резолюция[2], в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц (СИ) переопределить единицы измерений СИ таким образом, чтобы постоянная Планка была равной точно 6,62606X⋅10−34 Дж·с, где Х заменяет одну или более значащих цифр, которые будут определены в дальнейшем на основании наиболее точных рекомендаций CODATA[3]. В этой же резолюции предложено таким же образом определить как точные значения постоянную Авогадро, элементарный заряд и постоянную Больцмана.

XXV ГКМВ, состоявшаяся в 2014 году, приняла решение продолжить работу по подготовке новой ревизии СИ, включающей привязку основных единиц СИ к точному значению постоянной Планка, и предварительно наметила закончить эту работу к 2018 году с тем, чтобы заменить существующую СИ обновлённым вариантом на XXVI ГКМВ[4]. В 2019 году постоянная Планка получила фиксированное значение как и постоянная Больцмана, постоянная Авогадро и другие[5].

Значения постоянной Планка[править | править код]

Ранее постоянная Планка была экспериментально измеряемой величиной, точность известного значения которой постоянно повышалась. В результате изменений СИ 2019 года было принято фиксированное точное значение постоянной Планка:

h = 6,626 070 15 × 10−34 Дж·c[6];
h = 6,626 070 15 × 10−27 эрг·c;
h = 4,135 667 669… × 10−15 эВ·c[6].

Это значение является составной частью определения Международной системы единиц.

Часто применяется величина {displaystyle hbar equiv {frac {h}{2pi }}}:

ħ = 1,054 571 817… × 10−34 Дж·c[6];
ħ = 1,054 571 817… × 10−27 эрг·c;
ħ = 6,582 119 569… × 10−16 эВ·c[6],

называемая редуцированной (иногда рационализированной или приведённой) постоянной Планка или постоянной Дирака. Применение этого обозначения упрощает многие формулы квантовой механики, так как в эти формулы традиционная постоянная Планка часто входит в виде деленной на константу {2pi}.

В ряде естественных систем единиц является единицей измерения действия[7]. В планковской системе единиц, также относящейся к естественным системам, служит в качестве одной из основных единиц системы.

Методы измерения[править | править код]

Использование законов фотоэффекта[править | править код]

При данном способе измерения постоянной Планка используется закон Эйнштейна для фотоэффекта:

{displaystyle K_{max}=hnu -A,}
где {displaystyle K_{max}} — максимальная кинетическая энергия вылетевших с катода фотоэлектронов,
nu  — частота падающего света,
A — т. н. работа выхода электрона.

Измерение проводится так. Сначала катод фотоэлемента облучают монохроматическим светом с частотой {displaystyle nu _{1}}, при этом на фотоэлемент подают запирающее напряжение, так, чтобы ток через фотоэлемент прекратился. При этом имеет место следующее соотношение, непосредственно вытекающее из закона Эйнштейна:

{displaystyle hnu _{1}=A+eU_{1},}
где e — заряд электрона.

Затем тот же фотоэлемент облучают монохроматическим светом с частотой {displaystyle nu _{2}} и точно так же запирают его с помощью напряжения {displaystyle U_{2}:}

{displaystyle hnu _{2}=A+eU_{2}.}

Почленно вычитая второе выражение из первого, получаем:

{displaystyle h(nu _{1}-nu _{2})=e(U_{1}-U_{2}),}

откуда следует:

{displaystyle h={frac {e(U_{1}-U_{2})}{(nu _{1}-nu _{2})}}.}

Анализ спектра тормозного рентгеновского излучения[править | править код]

Этот способ считается самым точным из существующих. Используется тот факт, что частотный спектр тормозного рентгеновского излучения имеет точную верхнюю границу, называемую фиолетовой границей. Её существование вытекает из квантовых свойств электромагнитного излучения и закона сохранения энергии. Действительно,

{displaystyle h{frac {c}{lambda }}=eU,}
где c — скорость света,
lambda  — длина волны рентгеновского излучения,
e — заряд электрона,
U — ускоряющее напряжение между электродами рентгеновской трубки.

Тогда постоянная Планка равна:

{displaystyle h={frac {{lambda }{Ue}}{c}}.}

См. также[править | править код]

  • Планковские единицы
  • Рациональная система единиц

Примечания[править | править код]

Комментарии[править | править код]

  1. ↑ Значение постоянной Планк нашел, вручную подбирая энергию пакетов и добиваясь наилучшего совпадения с экспериментальными данными[1]

Источники[править | править код]

  1. ↑ Каку, 2022, с. 69.
  2. ↑ On the possible future revision of the International System of Units, the SI. Архивная копия от 4 марта 2012 на Wayback Machine Resolution 1 of the 24th meeting of the CGPM (2011).
  3. ↑ Agreement to tie kilogram and friends to fundamentals — physics-math — 25 October 2011 — New Scientist. Дата обращения: 28 октября 2017. Архивировано 3 ноября 2011 года.
  4. ↑ On the future revision of the International System of Units, the SI (англ.). Resolution 1 of the 25th CGPM (2014). BIPM. Дата обращения: 6 июля 2017. Архивировано 14 мая 2017 года.
  5. ↑ The International System of Units – making measurements fundamentally better. BIPM. Дата обращения: 22 мая 2019. Архивировано из оригинала 24 мая 2019 года.
  6. ↑ 1 2 3 4 Fundamental Physical Constants — Complete Listing. Дата обращения: 19 июня 2011. Архивировано 8 декабря 2013 года.
  7. ↑ Tomilin K. A. Natural Systems of Units: To the Centenary Anniversary of the Planck System (англ.). Proc. of the XXII Internat. Workshop on high energy physics and field theory (июнь 1999). Дата обращения: 22 декабря 2016. Архивировано 12 мая 2016 года.

Литература[править | править код]

  • Митио Каку. Уравнение Бога. В поисках теории всего = Michio Kaku. The God Equation: The Quest for a Theory of Everything. — М.: Альпина нон-фикшн, 2022. — 246 с. — ISBN 978-5-00139-431-0.
  • John D. Barrow. The Constants of Nature; From Alpha to Omega — The Numbers that Encode the Deepest Secrets of the Universe. — Pantheon Books, 2002. — ISBN 0-37-542221-8.
  • Steiner R. History and progress on accurate measurements of the Planck constant // Reports on Progress in Physics. — 2013. — Vol. 76. — P. 016101.

Ссылки[править | править код]

  • Planck constant The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty.
  • New Measurement Will Help Redefine International Unit of Mass (англ.). News. NIST (30 июня 2017). Дата обращения: 6 июля 2017.
  • Measurement of the Planck constant at the National Institute of Standards and Technology from 2015 to 2017.
  • Земцов Ю. К. Курс лекций по атомной физике, анализ размерностей.
Источник

Глава 8 Импульс кванта энергии.

§ 8-1. Введение

Свойства пространства (эфира), делающие возможным распространение света как поперечных колебаний, предложенные Гюйгенсом и Френелем, а также строение и свойства эфира, изложенное в трактате Максвелла, были достаточно противоречивыми и сложными для понимания. Эйнштейн в своей речи «Эфир и теория относительности» никак не соглашался со свойствами «светоносного эфира», предложенного Гюйгенсом и Френелем. Большинство физиков с облегчением вздохнули, прильнув к математике «Квантовой механики», «объясняющей все» процессы без участия окружающей среды пространства, но с участием мифического виртуального «фотона».

Физические свойства импульса кванта энергии и пространства, рассмотренные по-другому, позволяют снять эти противоречия. Но для этого необходим другой взгляд на окружающий мир. По мнению физиков, импульс неотделим от движущейся частицы вещества. До сих пор никто не рассматривал импульс, как объект природы, связанный с процессом переноса энергии в среде пространства, так и в значительной мере в различных средах вещества. Импульс кванта энергии объединяет волновые и квантовые свойства света, распространяющегося в среде материального пространства, в соответствии со свойствами самого пространства.

Рассматривая импульс как объект, участвующий в переносе любой волновой энергии, распространяющейся в любой среде, в том числе энергии света, распространяющейся в среде пространства, мы решаем практически все основополагающие проблемы природы.

§ 8-2. Импульс света и Постоянная Планка

В формулах, взятых из Курса физики, везде заменим слово «фотон» на квант энергии. Энергия кванта электромагнитного излучения равна:

wq = pq · c (8-1)

pq – импульс кванта энергии

c – скорость света,

или рq = wq / с. (8-2)

Принято определять величину кванта энергии по формуле:

wq = h·ν, (8-3)

h – постоянная Планка.

ν – частота электромагнитного колебания.

Из равенства величины кванта энергии (7-1) и (7-3), получим:

wq = pq · c = h·ν, (8-4)

или h = pq · с/ν. (8-5)

Где с/ν = λ – длина волны, тогда

h = pq · λ, (8-6)!

или pq = h / λ. (8-7)

Принимаем, что носителем энергии света, является импульс кванта энергии – pq (соответствующий постоянной Планка и длине волны), распространяющийся в материальной среде пространства со скоростью света.

Рq – ИМПУЛЬС КВАНТА ЭНЕРГИИ.

Импульс кванта энергии – pq, это объект природы (объективная реальность), участвующий в процессе распространения кванта энергии, со скоростью света в материальной среде пространства.

Helmut Lindler (Г. Линднер) на страницах книги “Das Bild der modernen Physik” – «Картины современной физики» сообщает: “В электромагнитных волнах, векторы электрического и магнитного полей перпендикулярны другу. Таким образом, электромагнитные волны являются волнами поперечными. Луч света, можно уподобить нити состоящей, из множества свитых волокон. Вектор электрической напряжённости вращается с частотой света”. Он также сообщает, что «Постоянная Планка» это не делимая величина.

Макс Борн в книге – “EINSTEINS THEORY OF RELATIVITY”, пишет несколько по-другому: “Вихревой характер соотношения между электрическими и магнитными полями наводит на мысль рассматривать электрическое состояние эфира как линейное смещение, а магнитное как вращение вокруг некоторой оси”.

Из формулы h = pq ∙ λ можно предположить, что:

Существует магнитный импульс кванта энергии равный – рq, который при распространении в материи пространства со скоростью света – с, вращается вокруг оси луча света по радиусу R равному длине волны – λ.

Поэтому можно также представить, что:

Поперечное сечение луча света является кругом с радиусом равным длине волны:

R = λ. (8-8)

Момент вращения магнитного импульса энергии – pq, всегда остаётся постоянным для света любой частоты и равен: постоянной Планка – h.

Постоянная Планка является моментом импульса кванта энергии

h = pq · λ! (8-6)

В единицах измерения СИ момент импульса h = (kg m/ s) · m. = kg·m²/s

Величина импульса кванта энергии определится для света любой длины волны уравнением:

рq = h / λ! (8-7)

Импульс кванта энергии, равен отношению постоянной Планка к длине волны света любой частоты.

Магнитный импульс вращается вокруг оси луча света, с частой – ν. Существует общепринятое выражение для кванта энергии:

wq = h·ν, (8-3)

но для вращения импульса вокруг оси луча света следует принять:

h = pq · λ. (8-6)

Тогда wq = pq · λ ·ν, (8-9)

где λ.· ν – скорость света = с

Магнитный импульс кванта энергии вращается вокруг оси луча света со скоростью равной скорости света – с. Таким образом, импульс света в каждой перпендикулярной плоскости имеет скорость света. Вероятно это как-то связано с формулой энергии вещества – Е = Мс2.

Из всего этого следует, что:

Действие луча света в каждый момент времени, всегда ограничивается КРУГОМ с радиусом равным длине волны света.

§ 8-3. Немного истории

“Действительно волны (света) должны огибать препятствие, отклонение волн за препятствием зависит от длины волны (света). Зная длину волны (света) можно рассчитать, как и насколько отклонится свет за препятствием”. Вопрос можно поставить по-другому: почему огибание светом препятствий зависит от длины волны света? Ответ может быть только один: импульс магнитной составляющей света вращается по радиусу, равному длине волны света – λ. Все процессы интерференции обусловлены взаимодействием импульсов света между собой в среде пространства.

«Гипотеза о поперечных колебаниях позволила Френелю построить свою механическую модель света. Основой её является эфир, заполняющий всю Вселенную, и пронизывающий все тела, причём эти тела вызывают изменение механических характеристик эфира. Из-за этих изменений, когда упругая волна переходит из свободного эфира в эфир, содержащийся в веществе, на поверхности раздела, часть волны поворачивает обратно, а часть проникает в вещество».

“Тем самым, было дано механическое объяснение явления, частичного отражения, остававшееся в течение нескольких веков тайной для физиков». Выведенные Френелем формулы, носящие теперь его имя, сохранили свой вид до наших дней». Физики, рассматривают абстрактно, в так называемой “квантовой механике”, взаимодействие фантастических частиц “фотонов” света с электронами атома, считают пространство пустотой. То есть в современной квантовой механике процессы взаимодействия происходят без влияния среды заполняющей пространство.

Между тем Френель считал что пространство, находящееся в телах, меняет свои механические свойства и это естественно. Внутриатомное пространство находится в сверхплотном состоянии – это SP-пространство. В твёрдых телах SP-пространство является по существу поверхностью этих тел.

Вообще SP-пространство атомов проявляется для нас в ощущениях и физических свойствах вещества, как поверхность атомов и молекул, находящихся в виде газа, жидкости или твёрдого тела.

К этому можно добавить, что разная скорость света в среде пространства на поверхности Земли и в космическом пространстве как раз и объясняется тем, что пространство на поверхности Земли до высоты 20-30 километров находится в оболочке SP-пространства нейтронно-протонного ядра Земли. SP-пространство и его свойства рассмотрены в главе 11 книги.

§ 8-4. ПОЧЕМУ ПОСТОЯННЫ СКОРОСТЬ СВЕТА И

ПОСТОЯНАЯ ПЛАНКА

Всем известно, что скорость света – с = λ · ν = const; и постоянная Планка – h = pq · λ = const , но почему? Это следует из того, что произведение импульса кванта энергии – рq на длину волны – λ является моментом импульса.

В единицах измерения СИ момент импульса h = (kg m/ s) · m = kg·m²/s.

Импульс кванта энергии - часть 2 Постояная Планка - момент импульса кванта энергии

Если импульс вращается вокруг луча света, то приняв “Постоянную Планка” – h, как момент импульса, её уже можно рассматривать в соответствии с законами Механики, в частности её раздела “Кинематика и динамика вращательного движения».

Постоянство момента импульса вытекает из динамики вращательного движения импульса; в соответствии с законом Механики, о сохранения момента импульса в замкнутой системе и условий сохранения момента импульса в незамкнутой системе относительно оси вращения.

В курсе физики, постоянство момента импульса, иллюстрируется рисунком человека с гантелями, стоящего на столе, вращающимся без сопротивления трению. Если принять расстояние от оси вращения до гантелей равным длине волны света – λ, то тогда с изменением длины волны изменяется частота вращения – ν. Произведение – рq · λ = const – это момент импульса, равный постоянной Планка – h.

При этом произведение λ·ν = const, оно равно скорости света – с, таким образом, постоянство скорости света вытекает из свойств постоянной Планка, как момента импульса. Величина кванта энергии ровна – wq = h · ν. Из приведенной выше схемы, очевидно, что чем больше длина волны, тем меньше частота, тем меньше величина кванта энергии, наоборот, с уменьшением длины волны увеличивается частота вращения и увеличивается величина кванта энергии – wq. Обычные и давно известные законы механики, лежат в основе фундаментальных характеристик среды пространства, следовательно, также в основе так называемой “квантовой механики”.

Таким образом, импульс кванта энергии, и момент импульса, согласуется как с “Волновой теорией” Френеля, так и с “Аналитической оптикой” Гамильтона и объясняет глубинные причины возникновения волновых свойств света, причины поперечного колебания и все оптические явления. Совместно со свойствами SP-пространства объясняет процесс взаимодействие света с веществом. (далее в части III «Строение атома»). Г. Линднер рассказывает о свойствах света проходящего через узкую щель и его последующую интерференцию и показывает это на рисунках следующим образом:

рисунок 126
рисунок 126
рисунок 127
рисунок 127

Г. Линднер объясняя это явление, говорит о «фотонах» и их рассеянии, и затем, о невозможности определить точно место «фотона» в общей картине интерференции. Он пишет о том, что Вернер Гейзенберг (1901-1971) в 1925 году, создал теоретическое – чисто математическое представление об этом явлении назвав его «принципом неопределенностей». Линднер пишет: – «Ширина щели Δx и боковая компонента импульса Δр обратно пропорциональны друг другу, или иными словами, произведение этих величин постоянно. Гейзенберг показал, что оно равно постоянной Планка – h, так что, согласно Гейзенбергу»: Δx·Δp = h.

Это математический закон, он выражает определённые физические свойства материи, но какие? Физика не даёт ответа, на этот вопрос, нет его и у Фейнмана, где он рассказывает об этом опыте в своих «Лекциях по физике». Понимание того, что постоянная Планка является моментом импульса кванта энергии, вращающегося по радиусу равному длине волны света, достаточно просто объясняет причины такого поведения света, распространяющегося в среде пространства.

Импульс кванта энергии является неотъемлемым объектом высокочастотного кванта энергии электромагнитного колебания пространства, в соответствии с теорией Френеля, Максвелла и Герца, и проявляется пульсациями энергии света – рq; с частотой – ν и длиной волны – λ. Пульсацией распространяющейся в среде пространства со скоростью света.

Импульсы кванта энергии – рq, испускаемые веществом, попадая в среду пространства, распространяются в среде пространства и несут энергию, которую они передают пространству, попадая на вещество, передают свою энергию атомам вещества.

© Липов Б. Е.

© Липов Б. Е.

Источник



Ученик

(111),
на голосовании



11 лет назад

Голосование за лучший ответ

White Rabbit

Искусственный Интеллект

(313265)


11 лет назад

Для начала определите использованные термины, потому как НИКТО здесь не знает
что такое “квант измерения”, “динамика волны” и какая единица обозначается большой буквой М
А просто энергия кванта через длину волны определяется как hc/L

Валентина Вавилова(Серкова)

Гений

(62183)


11 лет назад

По формуле энергии кванта:
Е=h*с / лямбда. ( Е -‘энергия кванта, h – постоянная Планка=6,63*10^(-34)Дж*с, с – скорость света=3*10:^8м/c,
лямбда – длина волны=3,9*10^(-7)м. )
Е=6,63*10^(-34)*3*10^8 / 3,9*10^(-7)=5,1*10^(-19)Дж. (3, 2эВ).

Источник

Фотон

Фотон — это частица света или квант света; частица с которой можно делать расчёты.

Фотоны всегда находятся в движении и в вакууме движутся с постоянной скоростью 2,998 x 10^8 м/с (это называется скоростью света и обозначается буквой c).

В марте 1905 года Эйнштейн создал квантовую теорию света, это была идея о том, что свет существует в виде крошечных частиц, которые он назвал фотонами.

Позже в том же году была расширена специальная теория относительности, в которой Эйнштейн доказал, что энергия (E) и материя (масса – m) связаны, и это соотношение стало самым знаменитым в физике: E=mc²; (напомним: c — скорость света).

Формулы фотона

Эти формулы являются наиболее важными.

Формула энергии кванта/фотона (формула Планка или Энергия кванта)

Энергия — это постоянная Планка, умноженная на частоту колебаний

Формула энергии кванта/фотона формула Планка или Энергия кванта E=h.v

Где:

  • E — энергия фотона/кванта (в Дж – джоуль),
  • h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду),
  • ν — частота колебаний света (в Гц – герц).

Масса фотона

Масса фотона формула m = hv/c² = h/cλ

Где:

  • m — масса фотона (в кг),
  • h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду),
  • ν — частота колебаний света (в Гц – герц),
  • c = 3.10^8 (это скорость света в м/с),
  • λ — длина световой волны (в метрах).

Фотоны всегда движутся со скоростью света. В состоянии покоя фотоны не существуют (т.е. можно сказать, что масса покоя равна нулю).

Формула массы фотона (m = h/cλ) была выведена из формулы эквивалентности массы и энергии (E = mc²), при этом было использовано также равенство с энергией Кванта (E = h×v).

Импульс фотона

Импульс фотона формула p=hv/c=h/λ

Где:

  • p — импульс фотона (в Н•с – ньютон-секунда),
  • h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду),
  • ν — частота колебаний света (в Гц – герц),
  • c = 3.10^8 (это скорость света в м/с),
  • λ — длина световой волны (в метрах).

Длина волны света, период и частота

Это ещё одно соотношение, которое может быть полезным в расчётах.

Длина волны света, период и частота λ = cT = c/v

Где:

  • λ — длина световой волны (в метрах),
  • c = 3.10^8 (это скорость света в м/с),
  • T — период световых колебаний (в секундах),
  • ν — частота колебаний света (в Гц – герц).

Пример решения задачи с данными формулами

Определите энергию фотонов красного (λк = 0,76 мкм) света.

λк = 0,76 мкм = 0,76 × 10^(–6) м

Формула энергии фотонов: E = h×v

h — постоянная Планка,

v — частота света; из равенства λ = c/v выходит, что v = с/λ.

Таким образом, составляем равенство:

E = h × (с/λ) = hc / λ

Вспоминаем другие данные:

c = 3.10^8 (это скорость света в м/с)

h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду)

E = hc / λ = ((6,6.10^(–34) Дж.с) × (3.10^8 м/с)) / (0,76 × 10^(–6) м) = 2,6 × 10^(–19) Дж

Фотон является волной?

Фотон является одновременно частицей и волной. Согласно квантовой теории света Эйнштейна, энергия фотонов (E) равняется их частоте колебаний (v), умноженной на постоянную Планка (h); т.е. эта формула выглядит так: E = h×v.

Так он доказал, что:

  • свет — это поток фотонов,
  • энергия этих фотонов — это высота их частоты колебаний,
  • интенсивность света соответствует количеству фотонов.

Таким образом, учёный объяснил, что поток фотонов действует и как волна, и как частица.

Видимый свет: свойства, диапазон, спектр, источники

Видимый свет – это видимая часть электромагнитного излучения, т.е. видимое излучение, воспринимаемое сетчаткой человеческого глаза.

Видимый свет – единственный тип электромагнитных волн, известный людям с незапамятных времен, хотя его природа была неизвестна до 1860-х годов. Люди были очарованы оптическими явлениями, такими как радуга, видимая на фотографии. На протяжении веков спорили о том, имеет ли свет конечную скорость или распространяется мгновенно.

Из этой статьи вы узнаете, как стала понятна природа света и почему мы видим мир в цветах.

В 1861 году Джеймс Максвелл опубликовал уравнения, в которых доказал, что электричество и магнетизм являются двумя видами одного и того же явления – электромагнетизма. Уравнения Максвелла не только связно объяснили все электрические и магнитные явления, но и предсказали существование электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света c = 3 * 10 8 м / с. Естественным выводом было предположить, что свет – это электромагнитная волна.

Свойства

Электромагнитная волна характеризуется:

  • частотой ν, которая представляет собой число полных циклов изменения магнитного или электрического поля в секунду, выраженное в герцах (Гц), 1 Гц = 1 с -1 .
  • длиной волны λ, которая является расстоянием между ближайшими точками, где электрическое или магнитное поле находится в одной и той же фазе цикла.

Эти величины связаны между собой: чем выше частота, тем короче длина волны: ν = c / λ , где где c – скорость света.

Диапазон.

Видимый свет охватывает очень узкий диапазон в спектре электромагнитных волн, от 380 до 780 нм. Излучение меньшей длины волны является ультрафиолетовым, а излучение большей длины волны – инфракрасным.

Поэтому мы видим только очень ограниченную часть электромагнитного спектра, для остальной части электромагнитного спектра у нас нет сенсорных клеток, и мы вынуждены прибегать к техническим средствам. Часто информация, которую мы регистрируем с помощью технических средств, таких как инфракрасные камеры, затем “переводится” в цвета, которые мы видим.

Спектр

Человеческий глаз воспринимает свет разной длины волны как впечатление различных цветов (рис. 1).

  • фиолетовый от 380 нм до 436 нм;
  • синий от 436 нм до 495 нм;
  • зеленый от 495 нм до 566 нм;
  • желтый, от 566 нм до 589 нм;
  • оранжевый 589 нм – 627 нм;
  • красный от 627 нм до 780 нм.

Белый свет – это смесь всех цветов. Вы можете увидеть это, разложив свет в призме или посмотрев на радугу, которая возникает в результате дисперсии белого света на капельках воды в облаках.

Как получается, что мы видим мир в красках? Когда белый свет падает на тело, часть излучения поглощается, а часть отражается от его поверхности. Если тело поглощает свет от красного до зеленого и отражает синий и фиолетовый свет, то при рассмотрении в белом свете оно будет иметь оттенок синего или фиолетового, в зависимости от соотношения этих цветов в отраженном свете.

Видимый свет лишь слегка поглощается как атмосферой Земли, так и водой. Эта особенность чрезвычайно важна для жизни на Земле. Ему мы обязаны не только способностью видеть окружающее нас пространство, но и самим происхождением жизни на Земле. Жизнь не могла бы существовать без фотосинтеза, для которого необходим свет.

Свет имеет волновую природу, т.е. он подвержен различным физическим явлениям, характерным для волн, таким как дифракция или интерференция. Но в то же время он имеет корпускулярную природу – он состоит из фотонов, элементарных частиц с нулевым зарядом и массой покоя. Отсутствие массы покоя означает, что фотон не существует в состоянии покоя, он может двигаться только со скоростью света.

Энергия фотона прямо пропорциональна частоте волны и обратно пропорциональна длине электромагнитной волны:

E = h * ν = ( h * c ) / λ, где

где ν – частота волны, λ – длина волны, c = 3 * 10 8 – скорость света, h – постоянная Планка, h = 6,63*10- 34 Дж*с = 4,14*10 -15 эВ·c.

Смешивая вместе красные, синие и зеленые лучи света, можно получить любой цвет. Смешивание света равной интенсивности этих трех цветов дает белый свет (рис. 2). Изменяя пропорцию каждого цвета, можно получить другой цвет. Явление создания новых цветов путем наложения лучей видимого света разной длины называется аддитивным синтезом.

Аддитивный синтез цвета

Рис. 2. Аддитивный синтез цвета

Чувствительность человеческого глаза к цветам обусловлена наличием в сетчатке трех типов фоторецепторов, называемых колбочками. Каждый тип колбочек чувствителен к разным цветам света: красному, зеленому и синему. В зависимости от соотношения этих трех цветов, регистрируемых колбочками, в мозге формируется впечатление о полученном цвете.

Центр области видимого света находится на длине волны около 555 нм, что соответствует желто-зеленому цвету. К свету этого цвета чувствительность глаза наиболее высока. Кривая чувствительности глаза стремится к нулю как на длинноволновой, так и на коротковолновой стороне (рис. 3).

Чувствительность глаз к свету разной длины волны

Рис. 3. Чувствительность глаз к свету разной длины волны

Все современные мониторы, телевизоры, цифровые камеры и подобные устройства работают по принципу аддитивного смешивания цветов. Комбинируя цвета RGB (красный, зеленый, синий) в любом количестве комбинаций, можно получить широкий спектр производных цветов на экране.

Источники.

Источником видимого света может быть пламя свечи, газ в люминесцентной лампе или зажженная лампочка, а также отражающий солнечный свет объект.

Спектр частот света или спектр волн света?

Прежде чем читать и разбираться с этой статьёй, необходимо ознакомиться со статьёй ”Что такое волна?“.
http://samlib.ru/n/nikolaew_s_a/chtotakoewolna.shtml
Эта статья Ссылки находятся внизу в разделе РЕЦЕНЗИИ

А теперь давайте разбираться, что такое частотный спектр света и как в данном вопросе нас специально дурачат? В астрономии от светящегося объекта наблюдатель принимает спектр частот. Вот пример. Солнечный луч света – это множество цветных линий, которые мы наблюдаем как радугу. Каждая тоненькая линия – это монохроматическая частота (одна частота). Каждую монохроматическую частоту приносят частицы фотоны, обладающие этой одной частотой. Вы заметили, что наблюдать можно только линии частот (радуга), а наблюдать длину волны невозможно потому, что её у фотонов просто нет. Фотоны – это частицы, а у частиц волн нет. Частицы могут только совершать колебания. А это не одно и тоже. У фотонов нет также и характеристики длина волны. У фотонов речь может идти только о частотах или спектрах частот.
Необходимо понимать, что эффект зрения основан на частотах, которые переносятся частицами фотонами и которые колеблются, а не волнуются.
Но везде, где речь заходит о частотах света или спектрах частот, то обязательно сразу в качестве единиц измерения применяют единицы длины волны.
Например. Для человека видимый спектр: от 380нм — фиолетовый цвет до 760нм — красный цвет. Вне этого диапазона наше зрение не видит. Но задумайтесь, ведь глаза видят частоты в виде монохроматических частот, либо смеси частот в виде спектра. А никаких длин волн глаза не видят.
Вот ещё пример. Везде, где графики со спектрами частот, размерность должна быть в Гц. Однако Вас везде обманывают и специально вместо частот всегда пишут размерность длины волны, которой на самом деле у фотонов нет. Например, график солнечного спектра частот, а по оси абсцисс пишут размерность длин волн. Кроме того, одна из главных характеристик солнечного спектра специально называется максимальная длина волны (л) излучения (формула Вина л = b/T) вместо максимальной частоты излучения.
ПРИМЕЧАНИЕ. Назовите прибор, который измеряет длину волны? Таких приборов нет, даже для акустических измерений. В акустике и электромеханике измеряется только частота. Затем все обязаны по акустической формуле V=лv рассчитать длину волны и для акустики и для электромеханики, где V — скорость звука, а л — длина волны. Применение формулы С=лv для излучения, где C — скорость света. Это обман и просто невежественно. Сжимается только акустическая волна V=лv. Фотон – это частица с поперечными колебаниями, и сжать фотон невозможно.
Фотон – частица света. Характеристиками фотонов являются: масса, частота, амплитуда и инерция (энергия).
На рисунке изображена спектральная кривая солнечного излучения. Рисунок взят из справочника. Во всех остальных справочниках и учебниках то же самое. Вы нигде не найдёте рисунок спектра с единицами измерения частоты в Гц, везде по оси абсцисс будут единицы измерения в единицах длины.

Этот обман нужен для того, чтобы подтверждались математические теории Эйнштейна, в которых свет (фотоны) является волной. И, чтобы Вы не забывали, везде Вас обманывают. Где только можно. Везде, где излучение упоминание о частотах будет исключено. Например, микроволновка и так далее.
ПРИМЕЧАНИЕ. На всех графиках, где изображаются частотные спектры, в данном случае, частотный спектр Солнца, по оси абсцисс пишут вместо частот размерность длины волны, которой на самом деле у фотонов нет. Это делается всегда и везде (с 1905 года, года вы-хода в свет СТО Эйнштейна) и специально, чтобы этим подтверждались математические теории Эйнштейна, в которых свет (фотоны) является волной. А свет не волна и пересчитывать всегда частоту в длину волны по акустической формуле С=лv просто обман. Спектр частотный, а не волновой. Спектр частот, но не волн.
Посмотрите на частоты видимого света от 750 ТГц (380нм) до 385 ТГц (760нм). Некоторые видят их впервые потому, что негласно их писать запрещено. Зато в единицах длины все помнят. Как это делается. В утверждённой программе образования можно писать только длины волн и это обязательно для всех. Подумайте, нужна Вам такая утверждённая про-грамма образования?
Не разрешайте себя зомбировать утверждённой программой образования, думайте о том, что Вас заставляют заучивать. Там очень много ошибочного, специально для Вас под-сунутого.
Об ошибках в физике здесь более 100 статей
http://samlib.ru/n/nikolaew_s_a/

Документы по борьбе с инакомыслием в науке.
1. Постановление ЦК ВКП(б) от 25.01.1931г.
Запрещение рассмотрения проблем физических взаимодействий на механической, ма-териалистической основе.
2. Специальное постановление ЦК ВКП(б) от 1934г.
О дискуссии о релятивизме.
Жертвами этого постановления стали Н.А.Козырев и Н.П.Бронштейн.
3. Постановление ЦК ВКП(б) от 05.12.1942г.
4. Постановление Президиума АН от 1964г.
В этом постановлении предписывалось объявлять параноиками всех, кто критикует теории относительности Эйнштейна.
Сразу было выявлено 24 параноика среди учёных.
5. Постановление Президиума РАН от 1998г.
О создании комиссии по борьбе с лженаукой и фальсификации научных исследований во главе с академиком Э.П.Кругляковым.
Комиссия исправно функционирует.
Комиссия не скрывает, что следует принципу: ”Всё, что противоречит теориям Эйнштейна и теории ”Большого Взрыва“, является лженаукой“.
Главные идеологи этого мракобесия С.И.Вавилов, А.Ф.Иоффе, В.Л.Гинзбург.

ДОПОЛНЕНИЕ. Кроме того, частоту собственных колебаний фотонов невозможно экспериментально измерить ни в одном диапазоне.
Во-первых, нет эффектов, позволяющих измерить собственную частоту фотонов (света).
Во-вторых, нет таких частотомеров, которые могли бы измерить, например, собственную частоту фотонов видимого света, которая равна 10 в 15 степени Гц.
Есть только прибор пирометр, который определяет электрическим способом цвет, а да-лее по цвету и выдуманной фальшивой формуле Вина, пожалуйста, Вам и частота.
Все частоты в шкале электромагнитных излучений фальшивые. Например, в радиодиапазоне вместо собственной частоты радиофотонов подсунута частота следования фотонов. Однако это не одно и то же.
Это очень ёмкий вопрос и он изложен в книге С.А.Николаева “Ложь об электромагнит-ной волне и шкале электромагнитных излучений”, СПб, 2014г.
А также в 8 издании книги С.А.Николаева “Эволюционный круговорот материи во Вселенной”, СПб, 2015г.

Источник

Добавить комментарий