Как найти максимальную частоту фотона

Решение задач по теме «Модель атома Н. Бора»

 Задача 1

Опре­де­ли­те ско­рость v и уско­ре­ние a элек­тро­на на пер­вой бо­ров­ской ор­би­те, ра­ди­ус ко­то­рой опре­де­ля­ет­ся фор­му­лой , где  и  – масса и заряд элек­тро­на; .

Дано:  – фор­му­ла ра­ди­у­са пер­вой бо­ров­ской ор­би­ты;  – ко­эф­фи­ци­ент про­пор­ци­о­наль­но­сти за­ко­на Ку­ло­на;  – масса элек­тро­на;  – заряд элек­тро­на ( – по­сто­ян­ные ве­ли­чи­ны)

Найти:  – ско­рость элек­тро­на,  – уско­ре­ние элек­тро­на

Ре­ше­ние

В фор­му­ле ра­ди­у­са пер­вой бо­ров­ской ор­би­ты:

 – кван­то­вая по­сто­ян­ная План­ка

Ра­ди­ус окруж­но­сти, по ко­то­ро­му про­ис­хо­дит дви­же­ние, равен:

 

Рис. 1. Ил­лю­стра­ция к за­да­че №1

Со­глас­но мо­де­ли Бора, во­круг ядра атома во­до­ро­да, заряд ко­то­ро­го , вра­ща­ет­ся элек­трон, заряд ко­то­ро­го  (см. Рис. 1). Вра­ще­ние про­ис­хо­дит за счёт силы элек­три­че­ско­го при­тя­же­ния элек­тро­на к ядру. Эта сила, по за­ко­ну Ку­ло­на, равна:

 

Также эта сила яв­ля­ет­ся цен­тро­стре­ми­тель­ной, то есть:

 

Сле­до­ва­тель­но, уско­ре­ние равно:

 

Цен­тро­стре­ми­тель­ное уско­ре­ние равно:

 

От­сю­да ско­рость равна:

 

Ответ: ; 

 Задача 2

Найти силу элек­три­че­ско­го тока, ко­то­рый вы­зы­ва­ет элек­трон, дви­га­ясь по пер­вой бо­ров­ской ор­би­те.

Дано:  – заряд элек­тро­на;   – ра­ди­ус ор­би­ты;  – ско­рость элек­тро­на (най­де­на в за­да­че 1)

Найти:  – силу тока

Ре­ше­ние

Из­вест­но, что сила тока равна:

 

Для дан­ной за­да­чи:

 

 – пе­ри­од об­ра­ще­ния элек­тро­на

Пе­ри­од об­ра­ще­ния элек­тро­на равен:

 

Сле­до­ва­тель­но, сила тока, воз­ни­ка­ю­ще­го при дви­же­нии элек­тро­на по ор­би­те ра­ди­у­сом  со ско­ро­стью , равна:

 

Под­ста­вим в дан­ное вы­ра­же­ние из­вест­ные дан­ные:

 

Ответ: 

 Задача 3

Найти мак­си­маль­ную ча­сто­ту, мак­си­маль­ную длину волны и мак­си­маль­ный им­пульс фо­то­на в ви­ди­мой части спек­тра, из­лу­чён­но­го при пе­ре­хо­де элек­тро­на на вто­рой энер­ге­ти­че­ский уро­вень в атоме во­до­ро­да.

Дано:  – вто­рой энер­ге­ти­че­ский уро­вень;  – энер­ге­ти­че­ские уров­ни, с ко­то­рых может осу­ществ­лять­ся пе­ре­ход элек­тро­на;  – энер­гия на пер­вом уровне;  м – ви­ди­мая об­ласть спек­тра;  – ско­рость света

Найти:  – мак­си­маль­ную ча­сто­ту фо­то­на;  – мак­си­маль­ную длину волны фо­то­на;  – мак­си­маль­ный им­пульс фо­то­на

Ре­ше­ние

Со­глас­но вто­ро­му по­сту­ла­ту Бора:

,

где  и  – энер­гии ста­ци­о­нар­ных со­сто­я­ний атома со­от­вет­ствен­но до и после из­лу­че­ния фо­то­на;  – по­сто­ян­ная План­ка;  – ча­сто­та из­лу­че­ния фо­то­на.

 

 

Сле­до­ва­тель­но, ча­сто­та из­лу­че­ния фо­то­на равна:

 

Ча­сто­та и длина волны свя­за­ны сле­ду­ю­щим со­от­но­ше­ни­ем:

 

Зная све­то­вой диа­па­зон в дли­нах волн (), можно вы­чис­лить мак­си­маль­ное зна­че­ние ча­сто­ты кван­та, ко­то­рый при­над­ле­жит све­то­во­му диа­па­зо­ну:

 

Более вы­со­кие ча­сто­ты от­но­сят­ся к уль­тра­фи­о­ле­то­вой части спек­тра и че­ло­ве­че­ским гла­зом не фик­си­ру­ют­ся.

Ми­ни­маль­ное зна­че­ние ча­сто­ты при из­лу­че­нии будет при :

 

 

Под­ста­вим дан­ное зна­че­ние в фор­му­лу связи между дли­ной волны и ча­сто­той. Если ча­сто­та ми­ни­маль­ная, то зна­че­ние длины волны будет мак­си­маль­ное:

 

Дан­ное зна­че­ние вхо­дит в све­то­вой диа­па­зон – это крас­ная линия в из­лу­че­нии атома во­до­ро­да.

Для того чтобы вы­чис­лить мак­си­маль­ное зна­че­ние ча­сто­ты фо­то­на в ви­ди­мой части спек­тра, необ­хо­ди­мо под­став­лять зна­че­ния k от 4-х и выше.

 

Если под­ста­вить зна­че­ние , то мы вы­хо­дим за диа­па­зон ви­ди­мой части спек­тра, по­это­му мак­си­маль­ное зна­че­ние . Имен­но для этого зна­че­ния k на­хо­дим мак­си­маль­ное зна­че­ние ча­сто­ты фо­то­на:

 

Мы по­па­ли в све­то­вой диа­па­зон, так как он огра­ни­чи­ва­ет­ся зна­че­ни­ем .

По­лу­чен­ная мак­си­маль­ная ча­сто­та со­от­вет­ству­ет ми­ни­маль­ной длине волны, рав­ной:

 

Ми­ни­маль­ная длина волны была най­де­на для опре­де­ле­ния мак­си­маль­но­го им­пуль­са фо­то­на.

 

Ответ: ; ;  .

Определить максимальную частоту фотона серии Бальмера. В решении указать цвет этого фотона.

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

52. Сколько констант содержит
постоянная Планка?

Три:
.

53. Поскольку

– механические константы, то следует ли
из этого, что законы механики успешно
работают в микромире? Это явное
следствие, но в микромире законы механики
работают не одни, а совместно с законами
электродинамики.

54. Почему энергия фотонов всех
частот определяется по двум формулам

и
?
Потому, что фотон совершает сразу три
движения: прямолинейное, вращательное
относительно геометрического центра,
которое в процессе движения трансформируется
в волновое движение центра масс фотона
и всей его структуры. Особо следует
обратить внимание на тот факт, что
энергия фотона определяется произведением
постоянной Планка

на линейную частоту
.
Это следствие отсутствия у фотона фазы
покоя и его непрерывного движения с
постоянной скоростью
.
Дальше мы увидим, что энергия электрона
определяется произведением постоянной
Планка на угловую частоту
.
Это – следствие существования электрона
в покое в свободном состоянии.

55. При каком количестве
электромагнитных полей фотона
энергоёмкость процессов его вращения
и прямолинейного движения
минимальна? Энергоёмкость процесса
движения фотона минимальна только при
шести электромагнитных полях, так как
только в этом случае отношение окружной
скорости центров масс его электромагнитных
полей к их поступательной скорости
ближе всего к единице и равно
.

56.
Могут ли электромагнитные поля фотона
выполнять роль его массы? Роль массы
фотона выполняют его электромагнитные
поля.

57.
Чему равна минимальная длина волны
фотона?

.

58.
Чему равна максимальная частота фотона?

59.
Чему равна максимальная масса фотона?

60.
Чему равна максимальная энергия фотона?

_.

61.
Чему равна максимальная длина волны
фотона?

.

62.
Чему равна минимальная частота фотона?

63.
Чему равна минимальная масса фотона?

.

64.
Чему равна минимальная энергия фотона?

_.

65.
Какие силы локализуют фотон в пространстве?

Поскольку фотон не имеет
состояния покоя и все время движется,
отражаясь от объектов окружающей среды,
то наличие у него массы генерирует силы
инерции, действующие на центры масс
шести его электромагнитных полей, удаляя
их от центра масс фотона. Чтобы фотон
оставался в локализованном состоянии,
на центры масс его полей должны действовать
силы, удерживающие их на расстоянии

от центра масс фотона. Роль таких сил
могут выполнить только электромагнитные
силы. Таким образом, процессом локализации
фотона в пространстве управляет равенство
центробежных сил инерции, направленных
радиально от центра масс фотона, и
электромагнитных сил, направленных
радиально, но к центру его масс.

66. Как меняется структура и
геометрические размеры фотона с
изменением длины волны, частоты, массы
и энергии электромагнитного излучения?
Изменение всех параметров фотона в
диапазоне 15 порядков, оставляет его
структуру неизменной.

67. Есть ли основания использовать
понятие «шкала фотонных излучений»
вместо ошибочного названия «шкала
электромагнитных излучений»? Не
только есть, но это обязательно надо
сделать для формирования более четких
представлений о сути излучений.

68. В каком интервале фотонных
излучений рождаются единичные фотоны?
Единичные фотоны рождаются в интервале
от реликтового диапазона до гамма
диапазона шкалы фотонных излучений.

69. Где граница на шкале фотонных
(электромагнитных) излучений, которая
разделяет эту шкалу на зону рождения и
существования единичных фотонов и их
совокупностей и зону отсутствия рождения
единичных фотонов, а существования
только их совокупностей в виде волн?
Граница между указанными состояниями
фотонов – максимальная длина волны
реликтового диапазона излучений.

70. Почему фотоны, изменяя свою
длину волны и частоту в столь широком
диапазоне, имеют одну и ту же скорость
распространения, равную скорости света?
Потому что фотоны всей
шкалы фотонных излучений имеют одну и
ту же структуру, движением которой
управляет один и тот же закон
.

71. Почему с увеличением длины
волны электромагнитного излучения
частота уменьшается? Потому
что этим процессом управляет закон
.

72. Почему проникающая способность
фотонов увеличивается с уменьшением
их длины волны и увеличением массы и
частоты? Потому, что с
увеличением массы и энергии

фотона его длина волны, радиус и все
геометрические размеры уменьшаются
по сравнению с размерами других обитателей
микромира. В результате прозрачность
среды, в которой движется фотон,
увеличивается.

73. Почему фотоны не существуют
в покое? Потому что центр
масс фотона никогда не совпадает с его
геометрическим центром. В результате
в самой структуре фотона генерируются
не центральные силы, которые формируют
момент его вращения. Есть основания
полагать, что поступательное движение
фотона генерируется процессом
взаимодействия его вращательного
движения со средой, называемой эфиром.

74. Почему фотоны обладают
свойствами волны и частицы одновременно?
Волновые свойства фотонам
приписаны процессом формирования ими
дифракционных картин при взаимодействии
с препятствиями. Теперь установлено,
дифракционные картины формируются
процессом взаимодействия спинов фотонов,
в результате которого траектории их
движения могут сближаться или удаляться
друг от друга, формируя при этом указанные
картины. Таким образом, фотоны, являясь
частицами, формируют дифракционные и
интерференционные картины, подобные
волнам.

75. Есть ли у фотона центр масс
и по какой траектории он движется?
Поскольку фотон имеет массу, то он
автоматически имеет и центр масс,
который движется по укороченной циклоиде
со строго постоянными параметрами.

76. По какой траектории движутся
центры масс электромагнитных полей
фотона? Центры масс электромагнитных
полей фотона движутся по волнистой
циклоиде.

77. Когда были получены уравнения
волнистой циклоиды и где они опубликованы
впервые? Уравнения волнистой циклоиды
были получены впервые в 1971 году и тогда
же опубликованы в статье «Кинематика
игольчатого диска» в трудах Кубанского
сельскохозяйственного института. Выпуск
44 (72). Краснодар 1971, с 100-108.

78. Почему это была первая статья,
опубликованная автором, без соавторов?
Потому что уже тогда автор понял её
фундаментальную значимость.

79. Почему фотоны движутся
прямолинейно? Потому что укороченная
циклоида, которую описывают центры масс
всех фотонов, жестко связана всеми
своими параметрами с прямолинейной
осью прямоугольной системы координат.
Фотон в движении представляет собой
свободный гироскоп, положением оси
вращения которого в пространстве
управляет закон сохранения кинетического
момента. В результате, спин родившегося
фотона, не меняет своего направления в
процессе движения фотона, если на него
не действуют внешние силы.

80. Почему фотоны поляризованы?
Так как фотоны в движении
вращаются, то центробежные силы
увеличивают их радиальные размеры и
уменьшают размеры перпендикулярные
радиальным направлениям. В результате
фотон, деформируясь, приобретает форму
близкую к плоской.

81. Почему фотоны не имеют заряда?
Потому что они состоят из
четного количества разноименных
электрических и магнитных полей.

82. Почему фотоны неделимы?
Потому, что фотон –
замкнутое по круговому контуру
электромагнитное образование. Силы,
локализующие фотон в пространстве, на
много больше всех остальных сил, действию
которых могут подвергаться фотоны.

83.
Как связана амплитуда колебаний центра
масс фотона с длиной его волны?

.

84. Как связано неравенство
Гейзенберга со структурой фотона и его
геометрическими параметрами?

.

.

Так
как фотон проявляет свой импульс в
интервале каждой длины волны и так как
его размер более двух длин волн, то
величины

и

в
неравенстве всегда будут более 2 каждая.
Принимая

и
,
и подставляя эти значения в неравенство,
получим
.

85. Неравенство Гейзенберга
ограничивает точность геометрической
и кинематической экспериментальной
информации. Влияет ли это неравенство
на точность теоретической информации?
Нет, не влияет.

86. Складываются ли скорости
фотона и источника, рождающего его? Нет,
не складываются. После излучения фотона
электроном атома, движущегося со
скоростью меньше скорости света, фотон
сам набирает скорость света постоянную
относительно пространства и его
электромагнитные поля, взаимодействуя
друг с другом за счет разности скоростей
их движения, генерируют ему постоянную
скорость в процессе всей его жизни в
состоянии движения. Образно говоря,
совокупность взаимодействующих
электромагнитных полей фотона представляют
собой вечный двигатель, работающий без
потерь энергии.

87. Складываются ли скорости
фотона и приемника фотонов? Да,
складываются.

88. Относительно чего постоянна
скорость фотона? Относительно общего
для всего существующего – относительно
пространства.

89. Почему А. Эйнштейн в своём
постулате: «2. Каждый луч света
движется в покоящейся системе координат
с определенной скоростью независимо
от того, испускается ли этот луч света
покоящимся или движущимся телом»
не указал относительно чего постоянна
скорость света? Это вопрос историкам
науки. Они уже установили, что соавтором
первых статей А. Эйнштейна была его
первая жена, имевшая неизмеримо лучшую
математическую подготовку, чем её муж.

90.
Если 2-й постулат А. Эйнштейна сформулировать
так: «Скорость фотонов, излученных
покоящимся или движущимся источником,
постоянна относительно
пространства и не
зависит от направления движения источника
и его скорости», то увеличивает ли это
значимость постулата для точных наук?
С виду, это – несущественная
корректировка постулата, но она сразу
вносить теоретическую определённость,
позволяя вводить абсолютную систему
отсчета, связанную с пространством,
заполненным эфиром, или реликтовым
излучением, почти равномерно заполняющим
пространство. Это формирует определённость
в теоретическом описании поведения
фотона в пространстве и создаёт
предпосылки для корректной интерпретации
результатов экспериментов, в которых
регистрируются детали поведения фотонов.

91. Возрождает ли уточнённая
формулировка постулата А. Эйнштейна
баллистическую гипотезу Ньютона и какие
при этом появляются ограничения?
Возрождает, но со следующим ограничением.
Процесс излучения фотона движущимся
источником можно рассматривать, как
выстрел снаряда из движущегося орудия,
при условии, что, независимо от скорости
вылета снаряда из ствола орудия, он имел
бы такой двигатель, который позволял
ему всегда набирать одну и ту же скорость
относительно пространства, равную
.

92.
Существуют ли скрытые параметры у
фотона? Да, существуют. Главные из них
– радиусы условных окружностей,
описывающих поступательные движения
центра масс фотона и центров масс шести
его электромагнитных полей:

_.

93. Можно ли с помощью скрытых
параметров вывести аналитически все
постулированные ранее математические
модели, описывающие поведение фотона?
Да, скрытые параметры позволяют
вывести аналитически все математические
модели, описывающие его параметры.

94. Какие уравнения описывают
движение центра масс фотона в рамках
аксиомы Единства?

(78)

(79)

95.
Как меняется скорость центра масс фотона
в интервале длины его волны?
_{(рис. 25.3).}

Рис. 25.3.
График скорости центра масс фотона

96. Можно ли из уравнений
укороченной циклоиды, описывающей
движение центра масс фотона, вывести
уравнение Луи Де Бройля и уравнение
Шредингера? Можно, но для этого надо
процесс описания движения центра масс
фотона вывести за рамки аксиомы Единства,
то есть использовать не два уравнения
(78) и (79), а одно из них, например, уравнение
(79). Волновое уравнение Луи Де Бройля
и уравнение Шредингера для расчета
спектра атома водорода выводятся
аналитически из уравнения (79).

97. Может ли родившийся фотон
уменьшить длину своей волны? Мы
уклонимся от ответа на этот вопрос по
известным причинам.

98. Может ли родившийся фотон
увеличить длину своей волны? Может.
Увеличение длины волны отраженного
фотона в эффекте Комптона – экспериментальное
доказательство этому.

99. Почему тепловые фотоны могут
существовать в свободном состоянии или
в составе электронов в момент, когда
они находятся в атомах? Тепловые
фотоны излучаются электронами при
синтезе атомов, молекул и кластеров.
Они могут существовать в свободном
состоянии, двигаясь со скоростью света,
или быть в составе электронов, где они
полностью теряют свою структуру в
момент, когда электрон поглощает их.

100. Почему гамма фотоны могут
существовать в свободном состоянии или
в составе протонов, расположенных в
ядрах атомов? Фотоны гамма диапазона
и частично рентгеновского диапазона
могут быть в составе протонов или в
свободном состоянии. Точная граница
между фотонами, рождаемыми электронами
и протонами, ещё не установлена. Она
находится, по-видимому, в рентгеновском
диапазоне.

101. Могут ли гамма фотоны быть
носителями тепловой энергии? Нет, не
могут, так как тепловую энергию генерируют
фотоны, излучаемые при синтезе атомов
и молекул, а гамма фотоны излучаются
при синтезе ядер атомов.

102. В каких пределах изменяется
длина волны фотонов, формирующих тепловую
энергию? Точная граница ещё не
установлена, так как нет определения
понятий «тепловая энергия»

103. Спин характеризует вращение
частицы. Есть ли у фотона спин? Так
как фотон – вращающееся электромагнитное
образование, то он имеет спин.

104. Какая величина выполняет
роль спина у фотона?

Роль
спина фотона выполняет постоянная
Планка.

105. Как направлен спин фотона
по отношению к траектории его движения?
Спин фотона равен постоянной
Планка и направлен вдоль оси его вращения
перпендикулярно траектории движения
и плоскости поляризации.

106. Взаимодействуют ли спины
фотонов при пересечении траекторий
их движения? Взаимодействуют. Это
следует из экспериментов по сближению
траекторий движения монохроматических
фотонов с одинаковой циркулярной
поляризацией и удаление этих траекторий
друг от друга, если циркулярные поляризации
противоположны (рис. 25.4).

Рис.
25.4. Схема взаимодействия лучей фотонов:

а)
с одинаковой циркулярной поляризацией;

b)
с противоположной циркулярной поляризацией

107. Изменяет ли взаимодействие
спинов фотонов направление их движения?
Сближение траекторий движения фотонов
с одинаковой циркулярной поляризацией
и удаление с разной циркулярной
поляризацией свидетельствует об
изменении траекторий движения фотонов
при взаимодействии их спинов (рис. 25.4).

108. Почему световые монохроматические
лучи сближаются при одинаковой циркулярной
поляризации и отталкиваются при разной
циркулярной поляризации? Потому
что при одинаковой циркулярной поляризации
направления их вращения совпадают, а
при противоположной циркулярной
поляризации направления их вращения
противоположны (рис. 25.4).

109. На каком расстоянии друг от
друга начинают сближаться световые
фотоны с одинаковой циркулярной
поляризацией? На расстоянии, примерно,
0,5 мм.

110. Во сколько раз расстояние,
на котором начинают сближаться траектории
фотонов с одинаковой циркулярной
поляризацией, больше их радиусов? Если
взять световой фотон с радиусом вращения
,
то
.

111. Влияет ли взаимодействие
спинов фотонов при пересечении траекторий
их движения на формирование дифракционных
картин? Взаимодействие спинов фотонов
в момент пересечения их траекторий
движения распределяет их на экране не
беспорядочно, а на расстояниях, равных
их длинам волн.

112. Имеет ли отражающийся фотон
поперечную составляющую импульса? Нет,
не имеет. Это следует из закономерности
изменения угла между осью ОХ и направлением
вектора импульса фотона

,
(107)

где
–
угол наклона результирующего вектора
импульса фотона к оси ОХ;

угол поворота центра масс одного
электромагнитного поля фотона относительно
центра масс фотона;

– угол, определяющий количество
электромагнитных полей фотона, замкнутых
друг с другом по круговому контуру.

Центр масс фотона находится на
гребне волны при

и
,
и – в яме волны при

и
.
Поскольку модель фотона электромагнитная,
то он легко деформируется при встрече
с препятствием. При этом в момент
отражения центр масс фотона находится
преимущественно на гребне или в яме
волны, то есть при

и

или

и
.
Для всех этих случаев формула (107) даёт
один результат
.
То есть в момент отражения фотона
отсутствует поперечная составляющая
импульса.

113. Почему угол падения фотона
равен углу отражения независимо от
ориентации плоскости вращения (поляризации
фотона)? Потому, что в
процессе контакта фотона с отражающей
плоскостью он частично деформируется
и принимает форму, близкую к сферической.
Кроме этого, в момент отражения у
фотона отсутствует поперечная составляющая
импульса. Таким образом, близость формы
фотона к сферической в момент отражения
и наличие только продольного импульса
формируют условия, при которых угол
падения большинства фотонов равен углу
отражения.

114. Почему фотоны поляризуются
плоскостью отражения в двух взаимно
перпендикулярных направлениях? Потому
что их внешняя поверхность в плоскости
поляризации имеет шесть магнитных
лучей, которые первыми встречают
поверхность отражения. В результате в
момент контакта с поверхностью отражения
формируется суммарный момент, который
поворачивает плоскость поляризации
фотона в направление, совпадающее с
плоскостью падения.

Если же плоскость поляризации
фотона, приближающегося к отражающей
плоскости, перпендикулярна плоскости
падения, то в момент встречи с отражающей
плоскостью создаются условия для
одновременного контакта двух лучей
фотона с ней, что затрудняет поворот
плоскости поляризации фотона. В результате
большая часть фотонов поляризуется в
плоскости падения и меньшая часть в
плоскости, перпендикулярной плоскости
падения (рис. 25.5).

Рис. 25.5. Схема поляризации
отраженных фотонов: 1 – падающий луч; 2
– отраженный луч; 3 – плоскость падения;
4 – плоскость отражения; 5 – отражающая
плоскость

115. Почему большая часть
отражённых фотонов поляризуется в
плоскости падения и отражения? Потому,
что если плоскость поляризации фотона
не перпендикулярна плоскости падения,
то фотон начинает контактировать с
отражающей плоскостью одним лучом. В
результате формируется момент,
поворачивающий плоскость поляризации
фотонов в направление, совпадающее с
плоскостями падения и отражения.

116. Почему меньшая часть
отражённых фотонов поляризуется в
плоскости, перпендикулярной плоскости
падения и плоскости отражения? Потому,
что в этом случае фотон начинает
контактировать с отражающей плоскостью
двумя лучами. Что и препятствует повороту
его плоскости поляризации.

117. Почему при угле Брюстера и
совпадении плоскостей падения, поляризации
и отражения коэффициент отражения
света равен нулю? Потому, что при этом
угле скорость центра масс фотона равна
.
В результате такой фотон не отражается
от стекла, а проходит через него или
поглощается материалом стекла.

118. Почему поток фотонов формирует
дифракционные и интерференционные
картины? Поток фотонов формирует
дифракционные и интерференционные
картины лишь после отражения от кромок
препятствий. В результате отражения
каждого фотона, плоскости поляризации
большинства из них оказываются
параллельными, а спины соосными.
Взаимодействующие, спины фотонов
изменяют их траектории так, что они
распределяются на экране не беспорядочно,
а на расстояниях равных длинам волн
или радиусам вращения фотонов.

119. Дифракционная картина за
проволокой исчезает, если закрыть контур
проволоки с одной стороны. Почему?
Потому, что при этом исчезает поток
поляризованных фотонов, отраженных от
закрытого контура проволоки. Исчезает
и процесс взаимодействия спинов
поляризованных фотонов в момент
пересечения траекторий их движения. В
результате исчезает и дифракционная
картина.

120. Почему внутренние дифракционные
каёмки формируются фотонами,
взаимодействующими с противоположными
краями препятствий, формирующих
дифракционные картины?
Потому, что фотоны поляризуются только
в процессе отражения. В результате этого
формируются условия взаимодействия их
спинов и сближения или удаления
траекторий их движения. Этот факт следует
из опытов Френеля.

121. Почему наружные дифракционные
каёмки формируются фотонами, движущимися
от точечного источника света и отраженными
от краёв препятствий, формирующих
дифракционные картины? Этот
факт установлен экспериментально
Френелем. Объяснятся он тем, что отраженные
фотоны имеют упорядоченную поляризацию.
В результате взаимодействия отражённых
фотонов с упорядоченным направлением
спинов, с теми фотонами, движущимися
от точечного источника света, спины
которых параллельны спинам отраженных
фотонов, формируются условия, когда
часть фотонов сближает свои траектории
движения, а другая часть удаляет их друг
от друга. Такая, если можно сказать,
селекция фотонов и формирует наружные
дифракционные картины.

122. Почему за двумя щелями или
отверстиями, расстояние между которыми
соизмеримо с длиной волны фотона,
формируется аномальная интерференционная
картина? Потому что две щели имеют
четыре контура для отражения фотонов,
которые поляризуют их и создают условия
для взаимодействия спинов. Количество
пересекающихся траекторий фотонов в
этом случае увеличивается, а их осевой
линией оказывается линия, проходящая
от центра перегородки до экрана. Таким
образом, в зону пересечения осевой
линии с экраном попадают фотоны,
отраженные от четырех контуров отражения,
формируемых двумя щелями, увеличивая
яркость этой зоны. Если закрыть одну
щель, то количество потоков отраженных
фотонов уменьшиться до двух, и они будут
формировать дифракционную картину,
соответствующую одной щели.

123. Какие ошибки допустил Френель
при выводе формулы для расчета
дифракционных полос за проволокой? Из
начальных условий вывода формулы для
расчета дифракционных каёмок следует
отрицательный знак в конечной формуле
Френеля, но его нет. Далее, координату
точки пересечения двух световых сфер
он приравнял расстоянию между проволокой
и экраном, без каких – либо пояснений,
но делать этого нельзя, так как у них
разные геометрические размеры.

124. Существует ли вывод формулы
Френеля для расчета дифракционных полос
за проволокой, отличный от вывода,
предложенного Френелем? Да существует.
Его формула выводится из прямоугольного
треугольника, образующегося в результате
пересечения траекторий движения фотонов
в зоне между препятствием, формирующим
дифракционные картины, и экраном.

125. Влияет ли новый вывод формулы
Френеля на интерпретацию волновых
свойств света? Да, из нового вывода
формулы Френеля для расчета дифракционной
картины за проволокой следует, что эти
картины – следствие взаимодействия
спинов поляризованных фотонов при
пересечении траекторий их движения в
зоне между проволокой и экраном.

126. Влияет ли переменная скорость
движения центров масс фотонов на
формирование радужных колец Ньютона?
Разная скорость центров масс фотонов
на гребнях волн и в их впадинах формирует
условия, когда они могут отражаться от
стекла после прохождения линзы или
проходить в стекло. В результате
меняющаяся величина зазора между линзой
и стеклом, разделяет отражённые фотоны
в точном соответствии с изменением
длины их волны, а значить – и цвета.

127. Почему все элементарные
частицы при взаимодействии с препятствиями
формируют дифракционные картины,
подобные волновым картинам? Потому,
что все они имеют вращающиеся структуры
и спины. Дифракционная картина –
результат взаимодействия спинов частиц
при пересечении их траекторий.

128. Сразу ли фотон после
отражения или рождения имеет скорость
света или вначале движется с ускорением?
Рождение и отражение
фотонов – переходные процессы, в
результате которых фотоны набирают
скорость света не сразу, а через несколько
(примерно 6) колебаний.

129. Теряет ли фотон энергию в
переходном процессе?

Продолжение цикла статей про вакуум и вселенную. Предыдущая статья здесь.

Так как частота фотона уменьшается с каждым периодом, длина волны возрастает по экспоненте λ(t)= λ0 · exp(H·t), (t = r/c), а частота меняется по спадающей экспоненте ν(t)=ν0 · еxp(-H·t). Частота фотона прямо пропорциональна энергии, соответственно, E(t) = E0 · exp(-H·t) – формула затухания фотона, где постоянная Хаббла представляет показатель (декремент) затухания электромагнитных колебаний. Энергия фотонов, распространяющихся в вакууме, как и всех волн в любой другой среде, подвержена затуханию в соответствии с экспоненциальным законом.

Особенностью фотона является стабильность амплитуды, задаваемой постоянной Планка, и потому при потере части энергии фотоном снижается только его частота.

На следующем рисунке представлены графики относительного изменения частоты (энергии) и длины волны квантов света в зависимости от времени (расстояния).

Следствие 7.

Вывод, который можем сформулировать на основе сделанных утверждений, следующий:

Время жизни фотона, при его распространении в неограниченном пространстве, ограничено и определяется его энергией – частотой.

Максимальное (предельное) число колебаний, которое может совершить фотон за свою жизнь равно N = E/Et = h·ν/h·H = ν/H

http://alemanow.narod.ru

Из уравнения ν(t) = ν0 · еxp(-H·t) можно вычислить время жизни конкретного фотона, разрешив его относительно t и зная начальную ν0 и конечную ν(t) частоты фотона. Начальная частота задаётся в источнике, а в качестве конечной может быть только максимальная частота спектра космологического микроволнового фона КМФ (СМВ), совпадающего со спектром излучения «чёрного тела». Вид спектра КМФ (СМВ) представлен на нижеследующем рисунке, составленном службами НАСА по результатам исследований, выполненных по нескольким научным программам с использованием различной аппаратуры. Максимальная частота спектра, равная 1,5·10^11 Гц может быть принята в качестве конечной точки существования любого фотона. На левом графике отмечено время жизни фотона инфракрасного излучения с частотой 1·10^12 Гц. На правом графике отмечен интервал времени 10 млрд св лет «ускоренного расширения» Вселенной до скорости v = 0,8 c, вычисляемой по формуле Доплера. Расстояния во Вселенной, превышающие 10 млрд св лет, вычисляются по модифицированной релятивистской формуле.

Например, для фотона инфракрасного света с частотой 1·10^12 Гц получаем: 1,5·10^11 = 10^12·еxp(-H·t), откуда

t = 1,897 / 2,4·10-18 = 7,9·10^17 с или 25•10^9 св. лет;

расстояние Rt = t·c = 7,9·10^17 c ·3·10^5 км/с = 2,37·10^23 км или 7,7 Гпк. Космологическое красное смещение составит: z = (ν0 – ν0 · еxp(-H·t))/ ν0 · еxp(-H·t) = еxp(-H·t) – 1 = 5,66. (см. выше левый график).

Сравнив этот результат, 25 млрд св лет, с «научно обоснованным» возрастом Вселенной не превышающим 13,7 млрд, видим кричащее несоответствие.

Дело в том, что, как мы знаем из специальной теории относительности, красное смещение на больших расстояниях, при скорости «удаления источника» сравнимой со скоростью света, (при z превышающим 1,8, когда «скорость разбегания галактик» достигает 80% от с) даётся уже другим уравнением – уравнением модифицированного эффекта Доплера:

1 + z = ((1+v/c)/(1-v/c))^0.5,

что и отражено на кривой 1 левого графика и на правом графике.

Проверка результатами наблюдений. Новая жизнь старого открытия.

Теперь необходимо выяснить, где же здесь истина, на правом или левом графике?

Здесь уместно вспомнить об открытии в 90-х годах прошлого столетия так называемых «космических стандартных свеч» – специфических взрывов сверхновых, выделенных в тип Ia (один-а) и обладающих стандартной светимостью и продолжительностью свечения.

Группа Сола Перлмуттера, ставшего впоследствии Нобелевским лауреатом, обнаруживала сверхновые, находила нужные им сверхновые типа Iа и исследовала их на крупных телескопах, в том числе на космическом телескопе «Хаббл» (см. рис. ниже).

В работах лауреатов Нобелевской премии 2011 г. было обнаружено, что в удалённых галактиках, расстояние до которых было определено по закону Доплера, сверхновые типа Ia имеют яркость ниже той, которая им полагается. Иными словами, действительное расстояние до этих галактик, вычисленное по методу «стандартных свеч», оказывается больше расстояния, вычисленного на основании ранее установленного значения параметра Хаббла // Нобелевские премии 2011 года

Изучая удалённые (> 10 млрд. св. лет) от Земли сверхновые, лауреаты обнаружили, что те как минимум на четверть тусклее, чем предсказывает теория – это означает, что звезды расположены дальше, чем следовало из расчётов // НАМ НЕ СТРАШЕН ТЕМНЫЙ RIP

Т.е., изучая удалённые сверхновые, лауреаты обнаружили, что расстояние, рассчитанное по модифицированному эффекту Доплера, не соответствует реальному расстоянию до звезд.

По методу «стандартных свеч» установлено: z +1 = a0 /a(t) = еxp(H·t) и z = еxp(H·t) − 1, где a(t) – космологический масштабный фактор в момент времени t, а a0 – его величина в настоящее время. // Квантовый закон Хаббла

Т.е. астрономические наблюдения подтверждают, что красное смещение подчиняется экспоненциальному закону затухающих колебаний. На сегодня сверхновые Ia наблюдаются вплоть до z = 2. При z = 2 расстояние, вычисленное по модифицированному эффекту Доплера, 10.8 млрд световых лет (3.3 Гпк), а по методу «стандартных свеч» 14.8 млрд световых лет (4.5 Гпк) – красное смещение растёт экспоненциально z = еxp(H·t) − 1.

Когда при исследовании удалённых галактик было обнаружено, что космологическое красное смещение происходит по экспоненциальному закону затухающих электромагнитных колебаний, в соответствии с квантовым законом Хаббла, а не по эффекту Доплера, то для спасения теории Большого взрыва, вопреки законам физики, было придумано сказочное объяснение – ускоренное расширение Вселенной тёмной силой (энергией): делают ошибочный вывод, что Вселенная не просто расширяется, но она расширяется с ускорением! // Нобелевские премии 2011 года

Но в таком случае скорость молодых галактик должна быть меньше, чем у старых, таких как наша галактика, и, соответственно, время у нас должно замедляться больше. Из-за этого наблюдаемая нами продолжительность вспышек удалённых (молодых) сверхновых звёзд не должна увеличиваться при красном смещении // Квантовый закон Хаббла

Однако:

Так у галактик, в спектре которых наблюдалось двукратное увеличение длины волны света, вспышки сверхновых были растянуты в два раза – с двух недель до четырёх недель. // Методы компрессии лазерных импульсов

При любом смещении, красном или фиолетовом (в результате эффекта Доплера или под действием гравитации и пр.), всегда изменяется не только длина волны, но и длительность пакетов волн. Это происходит потому, что количество периодов колебаний не меняется, соответственно, длительность пакетов волн (вспышек) изменяется прямо пропорционально длине волны l/l0 = 1 + z.

Фактически, по методу «стандартных свеч» установлено:

z + 1 = a0/a(t) = exp(H·t) и z = exp(H·t) – 1. // Квантовый закон Хаббла

Результаты работы группы Перлмуттера высоко оценены научной общественностью присуждением Нобелевской премии 2011 года.

Следствие 8.

Каждый фотон в луче света несёт в себе информацию не только о месте и физической природе процесса его рождения, но и о времени, моменте его рождения и, следовательно, о его возрасте. Совпадение «квантового закона Хаббла» с экспоненциальным законом космологического красного смещения, выявленного с помощью «космических стандартных свеч», говорит о главном:

Вселенная не расширяется ни равномерно, ни с ускорением, она стационарна, однородна и линейна, то есть, евклидова.

На этом важном следствии на сегодня мы поставим точку. А в следующей статье разберем не менее важный вопрос: есть ли граница у Вселенной?

Подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить продолжение!

// Статья подготовлена по материалам книги Ерунова В. “Вакуум и Вселенная” и публикуется с разрешения автора.