Световые Кванты
Фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называют явление испускания электронов веществом под действием света. Оно было открыто Г. Герцем в 1887 г., а первые экспериментальные исследования были выполнены русским ученым А. Г. Столетовым, который установил ряд закономерностей фотоэффекта.
Для решения проблемы излучения энергии абсолютно черным телом М. Планк в 1900 г. высказал гипотезу: излучение электромагнитных волн происходит порциями. Энергия порции излучения пропорциональна частоте излучения:
где h — постоянная Планка и равна h = 6,63 • 10 -34 Дж*/с, v — частота излучения. Впоследствии эта порция излучения была названа квантом, фотоном.
В дальнейшем при изучении фотоэффекта различными учеными были открыты его законы. При этом использовалась установка, собранная по схеме (рис.110).
В стеклянный баллон, из которого выкачали воздух, помещали два электрода. Внутрь баллона через кварцевое стекло, которое пропускает ультрафиолетовые лучи, поступает свет. На электроды подается напряжение, причем освещаемый электрод подключается к отрицательному полюсу источника тока. Напряжение, подаваемое на электроды, можно изменять с помощью потенциометра и измерять вольтметром. Под действием света отрицательно заряженный электрод испускает электроны, которые, направляясь к положительно заряженному электроду, образуют электрический ток. Если, не меняя интенсивность излучения, изменять разность потенциалов между электродами, то можно получить вольт-амперную характеристику (зависимость I от U) (рис. 111).
При достижении максимального значения сила тока не меняется. Максимальное значение силы тока I В называют током насыщения . Изменяя в опыте интенсивность излучения, удалось установить первый закон фотоэффекта: количество электронов, вырываемое с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощенной энергии световой волны .
Электроны, вылетающие с поверхности катода, имеют некоторую скорость и могут достичь анода. Чтобы ток стал равен нулю, необходимо изменить полярность батареи и подать напряжение U 3 (задерживающее напряжение), которое определяется выражением:
При изменении интенсивности света задерживающее напряжение не меняется. Оно меняется с изменением частоты падающего света.
Второй закон фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с его частотой и не зависит от интенсивности падающего света .
Если частота света меньше некоторой постоянной величины для данного вещества, то фотоэффект не наблюдается.
Третий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует «красная граница» — минимальная частота V К (максимальная длина волны Л к ), при которой фотоэффект еще наблюдается .
Классическая электродинамика Максвелла не смогла объяснить второй и третий законы фотоэффекта и, кроме того, безынерционность этого явления. Квантовая теория легко объясняет все законы фотоэффекта.
1-й закон . Согласно квантовой теории свет испускается в виде потока квантов. Чем больше поток квантов, тем больше интенсивность света и тем большее число электронов будет выбито с поверхности металла. Если напряжение будет таким, что все электроны, выбитые фотонами, достигнут электрода (положительного), то ток насыщения будет зависеть от интенсивности света.
А. Эйнштейн предположил, что свет не только испускается квантами, как это показал М. Планк, но и поглощается квантами. Энергия кванта света расходуется на сообщение электрону кинетической энергии и на работу его выхода из катода, т. е.
где hv — энергия поглощенного кванта, А вых — работа выхода электронов из вещества, 
— кинетическая энергия электрона. Уравнение А. Эйнштейна представляет собой закон сохранения энергии при фотоэффекте.
2-й закон . Примем условие, что один электрон поглощает один квант. Тогда его потенциальная и кинетическая энергия увеличивается, при этом совершается работа выхода (А) и приобретается скорость v. Энергия кванта света hv идет на совершение работы выхода А вых , т. е. работы, которую надо совершить для вырывания электронов из металла и на сообщение ему кинетической энергии:
= hv — А. Так как работа выхода для данного вещества постоянна, то очевидно, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов (выбитшьяад дейнявием свете) линейно зависит от частоты.
3-й закон . Как видно из уравнения А. Эйнштейна, фотоэффект будет наблюдаться, если hv > А вых . При hv вых фотоэффект не наблюдается. Если hv кp = А, то электроны освобождаются с нулевой скоростью. Учитывая, что
Зарождение и содержание квантовой теории света
Прародителем данной теории является Исаак Ньютон, который первый начал говорить о природе света. Для того времени характерно осмысление физических процессов через быт, поэтому появление теории света вполне закономерно. В 17 веке многие физические процессы осмыслялись и пересматривались, поэтому эта теория не стала чем-то сверхнеестественным и диким.
В чём заключалась идея Ньютона? Он заключил, что корпускулярный поток энергии порождает свет. Многие коллеги не разделяли эту позицию и склонялись больше к тому, что порождают свет волны (то есть были приверженцами волновой теории). Таким образом, образовалось два течения, представители которых пытались объяснить одно и то же явление (в данном случае – появление света) описать посредством разных теорий.
Как зародилась квантовая теория света
Более ранние представления исследователей не удовлетворяли пытливый ум Ньютона, так как к нему точно пришло осознание того, что свет появлялся посредством интерференции. Данная теория была признана не сразу, конечно ей пришлось немного отлежаться. Но зато теперь миру известна настоящая природа вещей. Обосновав эту теорию ещё в начале своей деятельности, Ньютон создал теорию и теоретическую базу для исследований на несколько веков вперёд. Эти представления никак не укладывались в представления научного сообщества того времени, скорее даже – она противоречила всему, что было доказано и принято за истину веками ранее.
Дело Ньютона в 19 веке продолжил М. Фарадей, который пошёл дальше и обосновал связь света с магнетизмом. Магнетизм он до этого изучал большое количество времени и опыты, которые проводились, дали основания полагать, что колебания магнитных волн и появление света связаны между собой. При этом им была установлена даже скорость таких волн, она была конечной. Как её вычислили? Опытным путём, но надо сказать, что точные цифры пришли в науку намного позже. Теперь мы знаем скорость света и у нас не возникает даже мысли о том, что так было не всегда. А тогда люди бились за свои идеи, даже если никто кроме них в эти идеи всерьёз не верил. Фарадеем было введено понятие магнитного поля, сделаны предварительные выводы и разработаны методы, но до квантовой теории света всё ещё не доходило. Лабораторная работа велась очень кропотливо и тщательно, но результаты тогда не казались заявками на победу.
Уже в конце 19 века, а точнее – в 1864 году при помощи математических методов было доказано, что связь между магнетизмом и оптикой действительно есть. Но этих данных было всё ещё недостаточно чтобы сформировать полноценную теорию.
Первым учёным, который действительно смог сконцентрировать весь предыдущий опыт и сформулировать чёткие математические закономерности для обоснования теории электромагнитного поля, был Д.-К. Максвелл. В своих исследованиях он сделал упор на опытах Фарадея, и при помощи имеющихся теорий и формул объяснил эти явления. При помои созданной им теории впоследствии были объяснены все явления, касающиеся магнетизма, которые в тот момент находились на пике популярности и были востребованы. Максвеллом было введено определение понятия электромагнитной картины, а впоследствии этим понятием апеллировало буквально всё научное сообщество.
Среди отечественных учёных, хотелось бы упомянуть российского физика Лебедева. Он очень корректно и ёмко подхватил идеи своих предшественников и развил их. В своей теории он определил воздействие радиоволн на различные физические явления, опираясь на практические опыты. В дальнейшем эту теорию стал дорабатывать Герц, который сделал свой вклад в науку благодаря появлению специализированной аппаратуры. Именно благодаря этим людям у нас сейчас есть все средства связи, а тогда это начало появляться и развиваться с телеграфа, радио и телевидения.
В начале прошлого века появились первые предпосылки для возможности формирования квантовой теории света. Имея такой багаж опыта и открытий, задача исследователей буквально лежала на поверхности.
Определение 1
Понятие квантовой теории ввёл М. Планк, который связал длину волны с интенсивностью теплового излучения, обосновав это математически. Когда волна нагревалась, то происходили различные волновые изменения. Это стало большим открытием для всего научного сообщества и повергло всех в шок
Так как в это время всё интенсивнее и чётче начинает прорисовываться контур изучения атомов (благодаря Н. Бору), то теория квантов не стала здесь каким-то культурным шоком. Теория атомов фактически регламентировала правила движения в твёрдых телах, поэтому квантовая физика видела в этом своё начало и развитие. Труды М. Планка в дальнейшем были по достоинству оценены, настолько, что за своё открытие он удостоился Нобелевской премии.
Спорные моменты квантовой теории
В начале прошлого века наука очень стремительно развивалась, появлялись всё новые и новые идеи, выдвигались всё новые и новые теории. Конечно, научное сообщество не могло оставить это без внимания и начали набирать обороты появления новых направлений. Исследователи могли изучать одно и то же, но разными способами – и это вызывало противоречия, споры и конфликты. Ряд исследователей придерживались классического подхода и, вслед за А. Эйнштейном, пытались дать жизнь его теориям, опираясь на современные реалии. Эйнштейном была выдвинута мысль, что природа вещества и света двойственны, а его последователи вложили эту гипотезу в рассуждения о дуализме мира. Актуальной тогда была версия относительно того, что световая волна обязательно соответствует каждому отдельному электрону, а опыты Эйнштейна эти тезисы закрепили и связали с теорией относительности. Нельзя точно оценить последствия этих научных сдвигов, но очевидно, что это дало огромный толчок в этом направлении.
Когда дуализм волновой природы был закреплён в качестве теории, началось развитие волновой механики, были заложены волновые свойства микрочастиц и выявлены новые методы исследования структуры веществ. Далее следовали принципы времени, материи и пространства на основе общей теории относительности. И так постепенно всё вело к тому, что квантовой теории света просто не может не быть.
Определение фотоэлектрического эффекта
Определение 2
Это – процесс, когда нейтроны испускаются металлов под воздействием световых лучей.
Этот эффект изучал известный исследователь А. Столетов, а, в дальнейшем, А.Эйнштейн на практике доказал его тезисы и вывел химические свойства света, температурные аспекты и ряд иных явлений.свинина тушеная с картошкойлимфодринажплощадки грузоперевозокamerican antivirusseo оптимизация раскрутка сайт алобановский политиклобановский политикfacebook pixel зачем нужен
Кто предположил что свет это поток квантов
Фотон. Строение фотона. Принцип перемещения.
Часть 1. Исходные данные.
Часть 2. Основные принципы строения фотона.
Часть 3. Квант энергии и квант массы.
Часть 4. Основные принципы перемещения фотона.
Часть 1. Исходные данные.
1.1. Фотон — это элементарная частица , квант электромагнитного излучения.
1.2. Фотон не может быть разделен на несколько частей и не распадается спонтанно в вакууме.
1.3. Фотон является истинно электронейтральной частицей. Скорость перемещения (движения) фотона в вакууме равна «с».
1.4. Свет представляет собой поток локализованных частиц — фотонов.
1.5 . Фотоны излучаются во многих природных процессах, например: при движении заряженных частиц с ускорением (тормозное, синхротронное, циклотронное излучения) или при переходе электрона из возбуждённого состояния в состояние с меньшей энергией. Это происходит в результате основного фундаментального превращения в Природе — превращения кинетической энергии заряженной частицы в электромагнитную (и наоборот).
1.6. Фотону свойственен корпускулярно-волновой дуализм:
— с одной стороны фотоны демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерференции при масштабах, сравнимых с длиной волны фотона;
— с другой стороны фотон ведет себя как частица, которая излучается или поглощается целиком объектами, размеры которых много меньше его длины волны (например, атомными ядрами) или считаются точечными (электрон).
1.7. Учитывая тот факт, что одиночные фотоны демонстрирует свойства волны, вполне достоверно можно утверждать, что фотон представляет собой «миниволну» (отдельный, компактный «кусочек» волны). При этом должны учитываться следующие свойства волн:
а) э лектромагнитные волны (и фотон) — это поперечные волны, в которых векторы напряженности электрических (E) и магнитных ( H) полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны. Электромагнитные волны (фотон) можно передать от источника к приёмнику, в том числе и через вакуум. Им не требуется среда для своего распространения.
б) половина энергии электромагнитных волн (и фотона) является магнитной.
в) для характеристики интенсивности волнового процесса используют три параметра: амплитуда волнового процесса, плотность энергии волнового процесса и плотность потока энергии.
1.8. Кроме того, при рассмотрении схемы строения фотона и принципа его перемещения были учтены следующие данные:
а) излучение фотона практически проходит за период времени порядка 10 -7 сек — 10 -15 сек. За этот период электромагнитное поле фотона возрастает от нуля до максимума и вновь падает до нуля. См. рис.1.
б) график изменения поля фотона никак не может быть куском обрезанной синусоиды, т.к. в местах обрезки возникали бы бесконечные силы;
в) поскольку частота электромагнитной волны — это величина, которая наблюдается в опытах, то эту же частоту (и длину волны) можно приписать и отдельному фотону. Поэтому параметры фотона, как и волны, описываются формулой E = h* f , где h — постоянная Планка, которая связывает величину энергии фотона с его частотой ( f ).
Рис. 1. Фотон является материальной частицей и представляет собой компактный (имеющий начало и конец), неделимый «кусочек» волны, у которой электромагнитные поля возрастает от нуля до некоторого максимума и вновь падают до нуля. Магнитные поля условно не показаны.
Часть 2. Основные принципы строения фотона.
2.1. Практически во всех статьях по электромагнитным волнам (фотонам) на рисунках описывается и графически показывается волна, состоящая из двух полей — электрического и магнитного, например, цитата: «Электромагнитное поле представляет собой совокупность электрического магнитного полей. ». Однако существование «двухкомпонентной» электромагнитной волны (и фотона) невозможно по одной простой причине: однокомпонентного электрического и однокомпонентного магнитного поля в электромагнитной волне (фотоне) не существует и существовать не может. Объяснение:
а) существуют теоретические модели-формулы-законы, которые используются для расчетов или определения параметров в идеальных условиях (например — теоретическая модель идеального газа). Это вполне допустимо. Однако для расчетов в реальных условиях в эти формулы вводятся поправочные коэффициенты, которые отражают реальные параметры среды.
б) также существует теоретическая модель под названием «электрическое поле». Для решения теоретических задач это допустимо. Однако реально существуют только два электрических поля: электрическое поле-плюс (№1) и электрическое поле-минус (№2). Субстанции под названием «беззарядовое? электронейтральное? электрическое поле №3» в реальности не существует, и существовать не может. Поэтому, при моделировании реальных условий в теоретической модели под названием «электрическое поле» всегда необходимо учитывать два «поправочных коэффициента» — реальное электрическое поле-плюс и реальное электрическое поле-минус.
в) существует теоретическая модель под названием «магнитное поле». Это вполне допустимо для решения некоторых задач. Однако реально у магнитного поля всегда существуют два магнитных полюса: полюс №1 (N) и полюс №2 (S). Субстанции под названием «бесполюсное? магнитное поле №3» в реальности не существует и существовать не может. Поэтому, при моделировании реальных условий в теоретической модели под названием «магнитное поле» всегда необходимо учитывать два «поправочных коэффициента» — полюс- N и полюс- S.
2.2. Таким образом, учитывая вышесказанное можно сделать вполне однозначный вывод: фотон является компактной (имеющий начало и конец), материальной частицей, у которой материя представляет собой совокупность двух электрических (плюс-минус) и двух магнитных (N-S) полей, способных распространяться от своих источников без затуханий (в вакууме) на сколь угодно большие расстояния. См. рис.2.
Рис.2. Фотон представляет собой совокупность двух электрических полей (плюс и минус) и двух магнитных полей (N и S). При этом полностью соблюдается общая электронейтральность фотона. В данной работе принимается, что электрическое поле-минус стыкуется с магнитным полем-N, а электрическое поле-плюс стыкуется с магнитным полем-S.
Часть 3. Квант энергии и квант массы.
3.1. С одной стороны фотон представляет собой компактную, неделимую частицу, у которой электромагнитные поля возрастает от нуля до некоторого максимума и вновь падают до нуля. То есть фотон имеет вполне реальный линейный размер (начало и конец).
3.2. Однако с другой стороны параметры фотона, как и волны, описываются формулой E = h* f , где h — постоянная Планка (эВ*сек), элементарный квант действия (фундаментальная мировая константа), которая связывает величину энергии фотона с его частотой ( f ).
3.3. Это позволяет полагать, что все фотоны состоят из вполне определенного количества (n) «самостоятельных» электронейтральных «усреднённых» элементарных квантов энергии (эВ) с абсолютно одинаковой длиной волны ( L ). В этом случае энергия любого фотона равна: Е = е1*n, где (е1) — энергия элементарного кванта, (n) — их количество в фотоне. См. рис.3.
Рис.3.
а) «нормальный» фотон (электромагнитные поля возрастает от нуля до некоторого максимума и вновь падают до нуля);
б) тот же фотон из «усреднённых» квантов. Можно допустить, что любой фотон состоит из вполне определенного количества абсолютно одинаковых «усреднённых» элементарных квантов энергии;
в) элементарный «усреднённый» квант энергии фотона. Элементарный квант энергии (размерность — эВ) абсолютно одинаков для всех электромагнитных волн всех диапазонов и аналогичен элементарному кванту действия Планка, (размерность — эВ*сек). В этом случае: Е (эВ) = h* f = е1*n.
3.4. Материя фотона. Фотоны излучаются в результате основного фундаментального превращения в Природе — превращение кинетической энергии заряженной частицы в электромагнитную и наоборот — превращение электромагнитной энергии фотонов в кинетическую энергию заряженной частицы. Однако кинетическая энергия нематериальна, а электромагнитная энергия фотона обладает всеми свойствами материи. Таким образом: в результате основного фундаментального превращения в Природе нематериальная кинетическая энергия заряженной частицы преобразуется в энергию электрических и магнитных полей фотона, который обладает вполне реальными свойствами материи: импульсом, скоростью, массой и др. характеристиками. Поскольку фотон материален, то материальны и все составляющие его части. То есть: элементарный квант энергии автоматически является элементарным квантом массы.
3.5. Любой фотон состоит из вполне определенного количества «самостоятельных» электронейтральных элементарных квантов энергии. И рассмотрение схемы строения элементарного кванта показывает, что:
а) элементарный квант невозможно разделить на две равные части, поскольку это автоматически будет являться нарушением закона сохранения заряда;
б) от элементарного кванта также невозможно «отрезать» более мелкую часть, поскольку это автоматически приведет к изменению значения постоянной Планка (фундаментальной константы) для этого кванта.
Первое. Превращение электромагнитной энергии фотонов в кинетическую энергию заряженной частицы не может быть непрерывной функцией — электромагнитная энергия может превращаться в кинетическую энергию частиц (и наоборот) только при значениях энергии кратных одному элементарному кванту энергии.
Второе. Поскольку оболочки кварков, протонов, нейтронов и др. частиц представляют собой уплотнённую электронейтральную материю фотонов, то массы этих оболочек также имеет значения , кратные элементарному кванту массы.
3.7. Примечание: тем не менее, разделение элементарных квантов на две абсолютно равные части (положительную и отрицательную) вполне возможно (и происходит) при образовании электрон-позитронных пар. В этом случае масса электрона и позитрона имеет значения , кратные половине элементарного кванта массы (см. « Электрон. Образование и строение электрона. Магнитный монополь электрона»).
Часть 4. Основные принципы перемещения фотона.
4.1. Перемещение материального фотона-частицы может осуществляться только двумя способами:
Вариант-1: фотон перемещается по инерции;
Вариант-2: фотон является самодвижущейся частицей.
4.2. По неизвестным причинам, именно инерционное движение электромагнитных волн (и фотонов) либо подразумевается, либо упоминается и графически показывается практически во всех статьях по электромагнитным волнам, например: Wikipedia. Electromagnetic radiation. English. См. рис.4.
Рис.4. Пример инерционного перемещения фотона (Wikipedia. Electromagnetic radiation). Фотон перемещается мимо наблюдателя слева направо со скоростью V = «с». При этом все лепестки синусоиды не меняют своих параметров, то есть: в системе отсчёта фотона они абсолютно неподвижны.
4.3. Однако инерционное движение фотона невозможно, например, по следующей причине: при прохождении фотона сквозь препятствие (стекло) его скорость уменьшается, но после прохождения препятствия (одного или нескольких) фотон вновь «мгновенно» и восстанавливает свою скорость до «с» = const. При инерциальном движении такое самостоятельное восстановление скорости невозможно.
4.4. «Мгновенный» набор скорости фотоном (до «с» = const) после прохождения препятствия возможен только при условии, если сам фотон является самодвижущейся частицей. При этом механизмом самопередвижения фотона может являться только переполюсовка имеющихся в наличии электрических (плюс и минус) и магнитных (N и S) полей с одновременным смещением фотона на полпериода, то есть с удвоенной частотой (2* f ). См. рис.5.
Рис.5. Схема перемещения фотона за счёт переполюсовки полей. «Фрагмент» — последовательность переполюсовки поля-плюс.
4.5. Объяснение механизма перемещения фотона основывалось на следующих данных:
а) электромагнитное поле фотона представляет собой совокупность переменных электрических (плюс-минус) и магнитных (N и S) полей;
б) электрические и магнитные поля фотона не могут исчезнуть — они могут только превращаться друг в друга. Порождение магнитного поля переменным электрическим полем является фундаментальным явлением природы;
в) магнитное поле появляется только при наличии изменяющегося во времени электрического поля и наоборот (всякое изменение электрического поля возбуждает магнитное поле и, в свою очередь, изменение магнитного поля возбуждает поле электрическое). Поэтому магнитные поля фотона могут возникнуть только при наличии у фотона переменных по знаку и изменяющихся во времени электрических полей (в системе отсчёта фотона).
4.6. При объяснении механизма переполюсовки фотона рассматривались следующие варианты:
а) наличие свободного пространства впереди фотона. Фотон представляет собой компактный, неделимый «кусочек» волны в виде синусоиды, у которой электромагнитные поля возрастает от нуля до некоторого максимума и вновь падают до нуля. То есть: «тело» фотона имеет вполне реальную геометрическую длину (начало и конец). Движение фотона происходит за счёт перемещения фотона на расстояние одного полупериода (1/2L) за каждый акт переполюсовки. И это перемещение всегда может происходить только в одну сторону (вперед), где перед фотоном имеется в наличии свободное пространство;
б) «Борьба противоположностей». Электромагнитное поле фотона представляет собой совокупность переменных электрических (плюс-минус) и магнитных (N и S) полей. В данной работе принимается, что электрическое поле-минус стыкуется с магнитным полем-N, а электрическое поле-плюс стыкуется с магнитным полем-S. Но в этом случае возникает постоянное (и законное) стремление магнитных полей N и S состыковаться друг с другом, то есть создать полноценный «двухполюсной магнит». Для этого одно из магнитных полей обязано сдвинуться на полпериода. Однако магнитные и электрическими поля «намертво» связаны между собой, и всякая попытка магнитного поля «освободится» от электрического поля «мгновенно» приводит к ответной реакции противодействия — вызывает переполюсовку (переброску) всех полей и их автоматическое смещение на полпериода.
4.7. Поскольку других вариантов объяснения механизма самопередвижения фотона не просматривается, то перемещение фотона за счёт переполюсовки полей, по-видимому, является единственным решением проблемы. Ибо только режим переполюсовки позволяет поддерживать режим самодвижения фотона и одновременно обеспечить соблюдение фундаментального закона Природы — порождение магнитного поля при наличии переменного по знаку и меняющегося во времени электрического поля (и наоборот). Предложенные варианты механизма переполюсовки (причин и последовательности) требуют дополнительных проработок, которые в данной работе не могут быть представлены. Тем не менее, приведенные объяснения являются приемлемым выходом из создавшейся ситуации в решении проблемы постоянства скорости света, поскольку позволяют с той или иной степенью достоверности объяснить механизм самопередвижения фотона.
4.8. Скорость фотона. Скорость (с) электромагнитных волн (фотонов) в вакууме, их частота ( f ) и длина волны ( L ) жестко связаны формулой: с = f * L . Однако при этом следует иметь в виду, что перемещение фотона происходит за счёт одновременной переполюсовки его электрических и магнитных полей, во время которой фотон смещается на расстояние одного полупериода ( L/2) за каждый акт переполюсовки, то есть с удвоенной частотой. С учётом этого формула скорости будет иметь вид с =2 f * L /2, что абсолютно идентично основной формуле: с = f * L .
5. Таким образом:
5.1. Фотон является локализованной (компактной) материальной частицей, у которой материя представляет собой совокупность двух электрических (плюс и минус) и двух магнитных (N и S) полей, значения которых возрастают от нуля до некоторого максимума и вновь падают до нуля. При этом полностью соблюдается общая электронейтральность фотона.
5.2. В результате основного фундаментального превращения в Природе нематериальная кинетическая энергия заряженной частицы преобразуется в материальную энергию электрических и магнитных полей фотона. Фотон материален и состоит из вполне определенного количества абсолютно одинаковых «усреднённых» элементарных квантов энергии, которые автоматически являются элементарными квантами массы.
5.3. Фотон является самодвижущейся частицей способной перемещаться от своего источник на сколь угодно большие расстояния (в вакууме). Ему не требуется среда для своего перемещения. Движение фотона происходит за счёт переполюсовки переменных электрических (плюс-минус) и магнитных (N и S) полей, во время которой фотон смещается на расстояние одного полупериода за каждый акт переполюсовки.
5.4. В данной работе принимается, что в каждом элементарном кванте электрическое поле-минус стыкуется с магнитным полем-N, а электрическое поле-плюс стыкуется с магнитным полем-S. Другие варианты стыковки полей требуют дополнительных проработок и в данной работе не рассматривались.
Кто предположил что свет это поток квантов
Анализ состава излучения светящихся тел показал, что его распределение по частотам колебаний не согласуется с законами излучения, выведенными из волновой теории света. Стремясь найти объяснение этому факту, немецкий физик М. Планк (1858-1947 гг.) предположил, что свет излучается не в виде волн, а в виде определенных и неделимых порций энергии, которые он назвал квантами (от латинского «квантум» — количество, масса). В настоящее время кванты света называют фотонами.
На основе анализа оптических явлений было установлено, что те из них, которые связаны с распространением света в какой-либо среде, можно объяснить только с помощью волновой теории, а те, которые связаны с испусканием и поглощением света, объяснялись только с помощью представления о квантовом составе светового излучения. Все это означало, что для объяснения оптических явлений
необходима новая теория, объединяющая волновые и корпускулярные свойства света. Эта новая теория получила название квантовой теории света и в своем первоначальном виде была создана трудами Планка, Эйнштейна, Бора и других ученых.
В настоящее время квантовая теория объясняет не только оптические явления, но и множество других явлений из всех разделов физики. Эта теория раскрыла новые свойства вещества и поля, предсказала много новых явлений, которые впоследствии были обнаружены опытным путем.
Связь между волновыми и корпускулярными свойствами света по этой теории выражается формулой Планка:
где — энергия кванта, — частота колебаний электромагнитного излучения и — постоянный коэффициент, одинаковый для всех волн и квантов, который называют постоянной Планка. В СИ числовое значение следующее:
Итак, согласно квантовой теории световое излучение заданной частоты состоит из фотонов (квантов) с определенной энергией выражаемой формулой (28.1). Следовательно, энергия кванта прямо пропорциональна частоте колебаний электромагнитного излучения. Поскольку то из формулы (28.1) получим
т. е. энергия кванта обратно пропорциональна длине волны излучения в вакууме.
Опыт показал, что, пока фотон существует, он движется со скоростью с (в вакууме) и ни при каких условиях не может замедлить свое движение или остановиться. При встрече с веществом он может быть поглощен частицей вещества. Тогда сам фотон исчезает, а его энергия целиком переходит к поглотившей его частице. Фотон не, имеет массы покоя. Эта замечательная особенность фотонов отличает их от частиц вещества, например от протонов или электронов.
Заметим, что до сих пор не ясно, почему в одних явлениях свет обнаруживает ярко выраженные волновые свойства, а в других — корпускулярные свойства и каким образом такие противоречивые свойства могут объединяться в излучении. По квантовой теории объединение корпускулярных и волновых свойств является природным качеством всей материи вообще, т. е. каждая частица вещества обладает волновыми свойствами и каждая волна обладает корпускулярными свойствами.