IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2017
ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДИАПАЗОНОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН (ЭМВ)
В 1678 году Гюйгенс выпустил «Трактат о свете» – набросок волновой теории света. Другое замечательное сочинение он издал в 1690 году; там он изложил качественную теорию отражения, преломления и двойного лучепреломления в исландском шпате в том самом виде, как она излагается теперь в учебниках физики. Сформулировал так называемый принцип Гюйгенса, позволяющий исследовать движение волнового фронта, впоследствии развитый Френелем 2 [3] (принцип Гюйгенса-Френеля) и сыгравший важную роль в волновой теории света, и теории дифракции.
В 1660–1670 г. существенный теоретический и экспериментальный вклад в физическую теорию света внесли также Ньютон и Гук [3].
Исаак Ньютон Роберт Гук
Многие положения корпускулярно-кинетической теории М.В. Ломоносова (1740–1750) [3] предвосхищают постулаты электромагнитной теории: вращательное («коловратное») движение частиц как прообраз электронного облака, волновая («зыблющаяся») природа света, общность её с природой электричества, отличие от теплового излучения и т.д.
В 1800 г. английский учёный У. Гершель 3 [3] открыл инфракрасное излучение.
В 1801 году И. Риттер 4 [3] открыл ультрафиолетовое излучение.
И. Риттер в 1804 г.
Существование электромагнитных волн предсказал английский физик М. Фарадей 5 в 1832 г. [3].
В 1865 г. физик Дж. Максвелл 6 [3] завершил построение теории электромагнитного поля классической (неквантовой) физики, строго оформив её математически, и на её основе получив твёрдое обоснование существования электромагнитных волн, а также найдя скорость их распространения (неплохо совпадающую с известным тогда значением скорости света), что позволило ему обосновать и предположение о том, что свет является электромагнитной волной.
В 1888 году немецкий физик Герц 7 [3] подтвердил теорию Максвелла опытным путём. Интересно, что Герц не верил в существование этих волн и проводил свой опыт с целью опровергнуть выводы Максвелла.
Г. Герц В. Рёнтген
8 ноября 1895 года В. Рёнтген 8 [3] открыл электромагнитное излучение (получившее впоследствии название рентгеновского) более коротковолнового диапазона, чем ультрафиолетовое.
В конце 19 столетия белорусский учёный, профессор Я. Наркевич-Иодко 9 впервые в мире исследовал возможности использования электромагнитного излучения газоразрядной плазмы для электрографии (визуализации) живых организмов, то есть для нужд практической медицины.
В 1900 г. Поль Виллар 10 [3] при изучении излучения радия открыл гамма-излучение.
В 1900 году Планк при теоретическом исследовании проблемы излучения абсолютно чёрного тела открывает квантованность процесса электромагнитного излучения. Эта работа стала началом квантовой физики.
Начиная с 1905 года Эйнштейн, а затем и Планк публикуют ряд работ, приведших к формированию понятия фотона, что стало началом создания квантовой теории электромагнитного излучения.
Альберт Эйнштейн Макс Планк
Дальнейшие работы по квантовой теории излучения и его взаимодействия с веществом, приведшие в итоге к формированию квантовой электродинамики в её современном виде, принадлежит ряду ведущих физиков середины 20 века, среди которых можно выделить, применительно именно к вопросу квантования электромагнитного излучения и его взаимодействия с веществом, кроме Планка и Эйнштейна, Бозе, Бора, Гейзенберга, Де-Бройля, Дирака, Фейнмана, Швингера, Томонагу.
Литература
1. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для студентов вузов. – 11-е изд., перераб. и доп.– М.: КНОРУС, 2012. – 670 с.
2. Френкель Е.Н. Концепции современного естествознания: физические, химические и биологические концепции : учеб. пособие. – Ростов н/Д: Феникс, 2014. – 246 с.
3. Интернет-ресурсы (ru.wikipedia.org):
1 Христиа́н Гю́йгенс ван Зёйлихем (нидерл. Christiaan Huygens; 14.04.1629, Гаага – 8.07.1695, Гаага) – нидерландский механик, физик, математик, астроном и изобретатель. Один из основоположников теоретической механики и теории вероятностей. Внёс значительный вклад в оптику, молекулярную физику, астрономию, геометрию, часовое дело. Открыл кольца Сатурна и Титан (спутник Сатурна). Первый иностранный член Лондонского королевского общества (1663), член Французской академии наук с момента её основания (1666) и её первый президент (1666–1681).
2 Огюсте́н Жан Френе́ль (фр. Augustin-Jean Fresnel; 10.05.1788–14.07.1827) – французский физик, один из создателей волновой теории света. Основные работы Френеля посвящены физической оптике. Физику изучал самостоятельно после ознакомления с работами Э. Малюса. Также самостоятельно начал проводить эксперименты по оптике. В 1815 переоткрыл принцип интерференции, проделав по сравнению с Томасом Юнгом несколько новых опытов (в частности опыт с «бизеркалами Френеля»). В 1816 году дополнил принцип Гюйгенса, введя представление о когерентной интерференции элементарных волн, излучаемых вторичными источниками (принцип Гюйгенса – Френеля). Исходя из этого принципа, в 1818 разработал теорию дифракции света, на основе которой предложил метод расчёта дифракционной картины, основанный на разбиении фронта волны на зоны (так называемые зоны Френеля). С помощью этого метода рассмотрел задачу о дифракции света на краю полуэкрана и круглого отверстия. В 1821 независимо от Т. Юнга доказал поперечность световых волн. В 1823 установил законы изменения поляризации света при его отражении и преломлении (формулы Френеля). Изобрёл несколько новых интерференционных приборов (зеркала Френеля, бипризма Френеля, линза Френеля). В 1823 Френель был избран членом Парижской АН. В 1825 стал членом Лондонского королевского общества. Его имя внесено в список величайших учёных Франции, помещённый на первом этаже Эйфелевой башни. Скончался в возрасте 39 лет от туберкулёза.
3 Фредерик Уильям (Фридрих Вильгельм) Гершель (англ. Frederick William Herschel, нем. Friedrich Wilhelm Herschel; 15.11.1738, Ганновер – 25.08.1822, Слау близ Лондона) – английский астроном немецкого происхождения. Прославился открытием планеты Уран, а также двух её спутников – Титании и Оберона. Он также является первооткрывателем двух спутников Сатурна и инфракрасного излучения. Менее известен двадцатью четырьмя симфониями, автором которых он является.
4 Иога́нн Вильге́льм Ри́ттер (нем. Johann Wilhelm Ritter; 16.12.1776, Гаунау, Силезия (сейчас Хойнув, Польша) – 23.01.1810, Мюнхен) – немецкий химик, физик, философ-романтик. Сделал ряд важнейших открытий в области электрохимии и ультрафиолетового излучения. Ему принадлежит открытие ультрафиолетовой части электромагнитного спектра.
5 Майкл Фараде́й (англ. Michael Faraday, 22.09.1791, Лондон – 25.08.1867, Лондон) – английский физик-экспериментатор и химик. Член Лондонского королевского общества (1824) и множества других научных организаций, в том числе иностранный почётный член Петербургской академии наук (1830). Открыл электромагнитную индукцию, лежащую в основе современного промышленного производства электричества и многих его применений. Создал первую модель электродвигателя. Среди других его открытий – первый трансформатор, химическое действие тока, законы электролиза, действие магнитного поля на свет, диамагнетизм. Первым предсказал электромагнитные волны. Фарадей ввёл в научный обиход термины ион, катод, анод, электролит, диэлектрик, диамагнетизм, парамагнетизм и др. Фарадей – основоположник учения об электромагнитном поле, которое затем математически оформил и развил Максвелл. Основной идейный вклад Фарадея в физику электромагнитных явлений заключался в отказе от ньютонова принципа дальнодействия и во введении понятия физического поля – непрерывной области пространства, сплошь заполненной силовыми линиями и взаимодействующей с веществом.
6 Джеймс Клерк Ма́ксвелл (англ. James Clerk Maxwell; 13.06.1831, Эдинбург, Шотландия – 5.11.1879, Кембридж, Англия) – британский физик, математик и механик. Шотландец по происхождению. Член Лондонского королевского общества (1861). Максвелл заложил основы современной классической электродинамики (уравнения Максвелла), ввёл в физику понятия тока смещения и электромагнитного поля, получил ряд следствий из своей теории (предсказание электромагнитных волн, электромагнитная природа света, давление света и другие). Один из основателей кинетической теории газов (установил распределение молекул газа по скоростям). Одним из первых ввёл в физику статистические представления, показал статистическую природу второго начала термодинамики («демон Максвелла»), получил ряд важных результатов в молекулярной физике и термодинамике (термодинамические соотношения Максвелла, правило Максвелла для фазового перехода жидкость – газ и другие). Пионер количественной теории цветов; автор трёхцветного принципа цветной фотографии. Среди других работ Максвелла – исследования по механике (фотоупругость, теорема Максвелла в теории упругости, работы в области теории устойчивости движения, анализ устойчивости колец Сатурна), оптике, математике. Он подготовил к публикации рукописи работ Генри Кавендиша, много внимания уделял популяризации науки, сконструировал ряд научных приборов.
7 Ге́нрих Ру́дольф Герц (нем. Heinrich Rudolf Hertz; 22.02.1857, Гамбург – 1.01.1894, Бонн) — немецкий физик. Основное достижение – экспериментальное подтверждение электромагнитной теории света Джеймса Максвелла. Герц доказал существование электромагнитных волн. Он подробно исследовал отражение, интерференцию, дифракцию и поляризацию электромагнитных волн, доказал, что скорость их распространения совпадает со скоростью распространения света, и что свет представляет собой не что иное, как разновидность электромагнитных волн. Он построил электродинамику движущихся тел, исходя из гипотезы о том, что эфир увлекается движущимися телами. Однако его теория электродинамики не подтвердилась опытами и позднее уступила место электронной теории Хендрика Лоренца. Результаты, полученные Герцем, легли в основу создания радио. В 1886–87 годах Герц впервые наблюдал и дал описание внешнего фотоэффекта. Герц разрабатывал теорию резонансного контура, изучал свойства катодных лучей, исследовал влияние ультрафиолетовых лучей на электрический разряд. В ряде работ по механике дал теорию удара упругих шаров, рассчитал время соударения и т. д. В книге «Принципы механики» (1894) дал вывод общих теорем механики и её математического аппарата, исходя из единого принципа (принцип Герца).
8 Вильге́льм Ко́нрад Рентге́н (нем. произн. Рёнтген; нем. Wilhelm Conrad Röntgen; 27.03.1845–10.02.1923 – немецкий физик, работавший в Вюрцбургском университете. С 1875 он является профессором в Хоэнхайме, с 1876 – профессор физики в Страсбурге, с 1879 – в Гиссене, с 1885 – в Вюрцбурге, с 1899 – в Мюнхене. Первый в истории физики лауреат Нобелевской премии (1901 год).
9 Яков (Сармат-Яков-Сигизмунд) Оттонович Наркевич-Иодко (белор. Якуб Наркевіч-Ёдка; 8.01.1848, имение Турин Игуменского уезда Минской губернии [ныне Пуховичского района Минской области Республики Беларусь] – 6[19].02.1905, Вена) – российский учёный-естествоиспытатель белорусского происхождения. Врач, изобретатель электрографии и беспроволочной передачи электрических сигналов, профессор электрографии и магнетизма. Автор пионерских работ по использованию электромагнитного излучения газоразрядной плазмы для визуализации живых организмов, по приему электромагнитных волн от электрических разрядов в атмосфере на расстоянии до 100 км, автор метода электротерапии, известного как «Система Иодко», основоположник систематических метеорологических и фенологических наблюдений в Минской губернии, сторонник масштабного использования атмосферной электрической энергии в сельском хозяйстве.
10 Поль Ульри́ш Вилла́р (правильнее Вийяр, фр. Paul Ulrich Villard, 1860–1934) – французский физик и химик. В 1900 при изучении радиоактивности открыл гамма-лучи. Член Парижской академии (1908). С 1896 занялся изучением радиоактивности. Поставив свинцовый экран на пути радиации, он блокировал альфа-лучи (уже известные к тому времени), после чего в 1900 выяснил, что оставшаяся радиация состоит из двух частей: одна отклоняется магнитным полем (эта компонента также была уже известна как бета-лучи), другая – не отклоняется. Тем самым он открыл гамма-лучи (название в 1903 г. предложил Резерфорд). В дальнейшем Виллар много занимался созданием средств дозиметрии и первым (1908) предложил для количественной оценки излучения использовать ионизационную камеру.
Ложь об электромагнитной волне и шкале электромагн
Аннотация
С 1905 года через утверждённую программу образования всех Вас заставляют излуче-ние (фотоны) называть электромагнитными волнами. Это просто невежественно.
А, что представляет собой шкала электромагнитных излучений? Просто ужас!
Давайте разберёмся в этом.
Ключевые слова: спектр частот, фотоны, смещение частотных линий спектров, эффект Физо, уширение спектральных линий спектра.
1. Рассмотрим, насколько запутана терминология в данном вопросе? С 1905 года через утверждённую программу образования всех Вас заставляют излучение (фотоны) назы-вать электромагнитными волнами. Фотоны не обладают ни электрическими, ни магнитными свойствами. Фотоны не взаимодействуют ни с электрическими, ни с магнитными полями. Фотоны (излучение) электро-магнито нейтральны. Поэтому фотоны называть электромаг-нитными нельзя. Это просто невежественно.
Теперь о термине волна. Волны бывают только акустическими и только продольными, так как распространяются только в среде, передавая колебания от одной частицы упругой среды к другой частице и только вперёд.
Фотоны, в отличие от волн, летят в пустоте, совершая поперечные колебания (это дока-зывают эффекты дифракции и интерференции) и ничего никому не передают.
Поэтому фотоны – не волны, а частицы — корпускулы.
Загляните в любую старую энциклопедию, кроме лжеэнциклопедии ВИКИПЕДИИ, и прочитайте, что было до 1905г.
А было вот что. В 1672-1676 годах Ньютон разработал корпускулярную теорию света. Основания – явление дисперсии света и существование простых цветов, а также эффекты дифракции и интерференции доказывающие, что свет имеет поперечные колебания. Ведь только частицы (корпускулы) могут иметь поперечные колебания. До 1905 года корпуску-лярная теория света была общепризнанной. В 1808 году французский учёный Малюс под-твердил это экспериментально на эффекте поляризации света. Поляризованными могут быть только частицы (корпускулы).
Таким образом, с 1808 года фальшивая волновая теория света Гюйгенса потерпела крах. Об этом написано во всех энциклопедиях. Но это просуществовало до 1905 года, когда в ут-верждённую программу образования включили фальшивую волновую теорию Гюйгенса. Но так как большинство учёных тогда было против, то немного дополнили тем, что свет стал теперь одновременно и волна, и частица, а это не совместимые вещи. Эти термины не со-вместимы. Это идиотизм. И этот идиотизм стал обязательным для всех. Данные термины применяется специально для запутывания и одурачивания людей.
2. А теперь рассмотрим, что представляет собой шкала частотных диапазонов из-лучения?
Все, вероятно, видали шкалу электромагнитного излучения.
Как мы выяснили, у фотонов волн нет, а есть только колебания, которые характеризу-ются частотой. Луч света представляет собой огромное количество частиц фотонов с разны-ми частотами колебаний. При разложении луча света получается частотный спектр, напри-мер, Солнца. Спектр частотный, а не волновой. Но, чтобы Вы “не забывали”, что согласно утверждённой программы образования, свет – это волна, то везде под спектрами вместо час-тот пишут размерность длин волн, пересчитанных через акустическую формулу . Формула — это фальшивка. Формула только для акустических процессов, только для звука. Такое запутывание и одурачивание здорово срабатывает. Вы даже не знае-те диапазон видимого света в Гц. Вы всегда обязаны называть от 380 до 760 нм. Делается это специально.
Чем отличаются между собой частотные диапазоны?
Отличие частотных диапазонов друг от друга связано различием эффектов от взаимо-действия фотонов с веществом. В шкале электромагнитных излучений есть закономерность. Масса и энергия (инерция) фотонов увеличивается от радиодиапазона к гамма-излучению. Это не вызывает сомнения.
1. Фотоны радиодиапазона обладают малой массой и, соответственно, малой инерцией (энергией). Поэтому они взаимодействуют только со слабосвязанными электронами с внут-ренних орбит атомов. Такие электроны имеются только у металлов. Это является основным фактором для беспроводной радиосвязи.
2. Фотоны инфракрасного диапазона являются переносчиками тепловой энергии.
Фотоны этого диапазона взаимодействуют только с внешними электронами атомов и молекул вещества, изменяя объёмные размеры тел и частиц.
3. Фотоны видимого диапазона человеческий глаз воспринимает как цветовое ощуще-ние.
От видимого света распадаются некоторые вещества. На этом эффекте основан прин-цип фотографирования.
4. Фотоны ультрафиолетового диапазона более агрессивные, чем видимого. Они также засвечивают фотоплёнку. Кроме того, вызывают люминесцентное свечение некоторых ве-ществ.
Ультрафиолетовые лучи значительно повышают ионизацию воздуха. Фотоны ультра-фиолетового диапазона являются причиной внешнего фотоэффекта у металлов.
5. Фотоны рентгеновского диапазона обладают эффектом рентгеноскопии, так как об-ладают сильным проникающим эффектом, вызывают люминесцентное свечение некоторых веществ и ионизируют газы.
6. Фотоны диапазона гамма-излучения рождаются при аннигиляции электронов и пози-тронов. Такие процессы происходят при распаде радиоактивных элементов, начиная с урана. Гамма-излучение обладает очень сильным проникающим эффектом, вызывает люминес-центное свечение некоторых веществ и ионизирует газы.
Как измерить или точнее, как сосчитать количество собственных колебаний фо-тонов в каждом из диапазонов?
Сам фотон не увидеть и его характеристики не измерить. Измерить можно только пара-метры в эффектах взаимодействия фотонов с веществом и попытаться объяснить их. Есть ли эффекты, позволяющие определить хоть какую-нибудь характеристику, в том числе и собст-венную частоту фотонов, в каком-нибудь из диапазонов?
Сначала посмотрим, что предлагает “современная” наука?
Например, в видимом диапазоне. Вот инструкция из “современной” науки. “…Вначале определите длину волны светового излучения. Никакого оборудования для этого не требует-ся — узнать эту величину, с достаточной точностью, можно на глаз. Красный свет имеет дли-ну волны от 650 до 690 нанометров, …фиолетовый — от 420 до 390. Впрочем, если опыт осу-ществляется не дома, а в физической лаборатории, определить длину волны света более точ-но можно при помощи специального прибора — спектрометра….”. Вы поняли. Определяете цвет излучения и по цвету определяете частоту. Если хотите точнее, то прибор — спектро-метр, но принцип остаётся тем же.
Далее узнаете, откуда взяты численные значения частот (длин волн) для таблички связи цвета излучающего тела с частотой излучений. Ведь эффектов, позволяющих сосчитать ко-личество собственных колебаний фотонов, в данном диапазоне не существует. Не существу-ет их и во всех остальных диапазонах.
Теперь об инфракрасном диапазоне. То же самое. Измеряете температуру излучающе-го тела. Потом по табличке, связи температуры (цвета) с частотой находите частоту (длину волны) излучения. Далее узнаете, откуда взяты численные значения частот (длин волн) для данной таблички. Ведь эффектов, позволяющих сосчитать количество собственных колеба-ний фотонов, в данном диапазоне не существует. Не существует их и во всех остальных диа-пазонах. И такой обман во всей “современной” физике. Частоту излучения не определить. Её придумывают, так как эффектов для её измерения нет. Затем через выдуманную частоту и придуманную постоянную Планка определяют температуру (цвет). Когда нужна частота, то, наоборот, через температуру (цвет) определяют частоту, которую обязательно надо пересчи-тать в длину волны. Такова “современная” физика.
А, что в других диапазонах? Есть некоторые интересные эффекты в трёх диапазонах: радиодиапазоне, видимом и диапазоне гамма-излучения. Рассмотрим эти эффекты.
Начну с видимого диапазона излучения.
Рассмотрим, например, частотный спектр Солнца.
Ньютон с помощью призмы разложил на составляющие луч света. В результате полу-чился цветной массив от фиолетового до красного цвета. Ньютон впервые объяснил, что этот цветной массив состоит из большого количества тонких цветных линий. Каждая тонкая цветная линия соответствует одной монохроматической собственной частоте фотона. Все фотоны с этой одной частотой, проходя через призму, укладываются на одно место в спек-тре. Человеческий глаз воспринимает эти собственные частоты колебаний фотонов, как мо-нохроматические цвета.
Теперь зададимся вопросом: Численные значения частот, записанные в виде длин волн, пересчитанных по акустической формуле , естественные или лживые?
Оказалось, что лживые. Встаёт вопрос: Есть ли в природе эффекты, дающие воз-можность, сосчитать количество собственных колебаний фотонов? Считается, что в радиодиапазоне якобы есть эффекты позволяющие сосчитать количество собственных колебаний радиофотонов. Рассмотрим, так ли это?
Если облучить проводник искусственным радиосигналом, то на концах проводника воз-никает переменная ЭДС. Эту переменную ЭДС можно усилить и частотомер сосчитает коли-чество колебаний. На этом принципе основана беспроводная связь, которая осуществляется фотонами радиодиапазона.
А теперь надо ответить на вопрос:
Что за колебания сосчитает частотомер?
Об излучении. Излучает только переменный эл. ток.
Постоянный эл. ток излучает фотоны только в момент выключения питания. Таким об-разом, беспроводная связь на постоянном токе представлена азбукой Морзе. Не забудьте, что эл. ток в передающей антенне – это следствие от напряжения (на самом деле разности заря-дов) и проводимости проводника.
При появлении напряжения на концах проводника эфирные частицы толкают слабосвя-занные электроны проводника к противоположному знаку заряда и поглощаются электрона-ми. При нарастании напряжения в проводнике увеличивается плотность потоков эфирных частиц. При этом электроны за счёт поглощения эфирных частиц увеличивают свою массу и скорость.
При уменьшении в проводнике напряжения до нуля электроны формируют из массы поглощённых эфирных частиц фотоны и излучают их. При смене полярности напряжения описанный эффект повторяется и излучается следующий фотон.
Затем всё повторяется снова и снова.
На рис. 5 показано действие напряжения на концах проводника и время накопления массы поглощённых эфирных частиц, а также формирование из них фотонов.
U и I (напряжение и эл. ток — излучатель)
Рис. 5
А (амплитуда излученных фотонов)
Рис. 6
U и I (напряжение и эл. ток — приёмник)
Рис. 7
— период следования излученных фотонов,
— частота следования излученных фотонов.
На рис. 6 показаны моменты излучения фотонов.
На рис. 7 показано появление наведённого эл. тока и напряжения на концах приёмной антенны. Как появляется наведённый эл. ток и напряжение (разность зарядов) на концах приёмной антенны? При поглощении фотонов слабосвязанными электронами атомов веще-ства приёмной антенны, эти электроны срываются со своих орбит и под действием электри-ческих сил отталкивания мгновенно собираются на противоположных концах приёмной ан-тенны. Затем под действием электрических сил притяжения электроны возвращаются на свои орбиты. Такой процесс повторяется с частотой следования фотонов.
Теперь можно ответить на вопрос:
Что за колебания сосчитает частотомер?
Частотомер сосчитает количество фотонов в единицу времени. Это является частотой следования фотонов.
Вы заметили, что никаких волн, ни длин волн нет. Есть только период следования и частота следования фотонов. Вот так всех обманывают, чтобы Вы неправильно объясняли процессы в природе.
Об излучаемых фотонах нам ничего неизвестно (масса, собственная частота и амплиту-да) в части их численных значений.
Получается, что частота следования фотонов равна частоте наведённой переменной ЭДС от колебательного контура передатчика. Оказывается, антенна излучает фотоны частоту следования которых, выдают за собственную частоту колебаний фотонов. А это не одно и то же.
Поэтому на шкале электромагнитного излучения численные значения частоты собст-венных колебаний фотонов радиодиапазона (пересчитанные в длины волн) ошибочные, точ-нее, фальшивые.
Как можно было не заметить этой подмены при рассмотрении амплитудной и частот-ной модуляции?
Рассмотрим амплитудную и частотную модуляции.
Беспроводная связь основана на эффекте взаимодействия радиофотонов со слабосвя-занными электронами проводника. При облучении проводника радиосигналом на концах проводника появляется переменная ЭДС, которая соответствует частоте следования фотонов (несущая частота).
При амплитудной модуляции частота следования фотонов постоянная, а амплитуда фо-тонов разная. Раз амплитуда фотонов разная, то и все остальные характеристики будут соот-ветствовать этой амплитуде, то есть будут отличаться от характеристик других фотонов (то есть фотоны будут разные, от разных токов в смесителе).
При нарастании переменного электрического напряжения в проводнике эфирные час-тицы будут отталкивать электроны к противоположному знаку заряда (напряжения). Элек-троны будут поглощать эфирные частицы и за счёт их инерции разгоняться. Чем больше максимальное напряжение, тем больше плотность потоков эфирных частиц. Получается, чем больше напряжение и время разгона электронов, тем больше будет масса поглощённых эфирных частиц, из которых будут сформированы излучаемые фотоны. При спаде напряже-ния до нуля каждым электроном из поглощённых эфирных частиц будут сформированы фо-тоны и излучены. Таким образом, идентичность фотона зависит от количества поглощённых эфирных частиц, то есть от массы. В соответствии с массой у излучаемого фотона будут ха-рактеристики, присущие этой массе: собственная частота и амплитуда. При отсутствии мо-дулирующего (полезного) сигнала в передающем устройстве будет только одна несущая час-тота (частота следования фотонов). При этом все характеристики излучаемых фотонов будут одинаковые, в том числе и амплитуда.
Если на несущую частоту (частоту следования фотонов) наложить модулирующий сиг-нал, более низкочастотный, то будет происходить следующее. На смесителе в передающем устройстве сложатся эл. токи несущей частоты и эл. токи модулирующего сигнала. От этого результирующего эл. тока со смесителя будут формироваться, и излучаться фотоны. Все ха-рактеристики излучаемых фотонов теперь будут разными, в том числе и амплитуда, но в со-ответствии с излучающим эл. током.
Итак, частота следования фотонов одна, а собственные частоты у каждого фотона с ам-плитудной модуляцией разные.
Возникает следующий вопрос: Имеется ли связь между частотой следования излучае-мых фотонов и собственной частотой этих фотонов? Совершенно очевидно, что собственная частота фотонов много больше, чем частота следования фотонов. Это видно на рис. 5, 6 и 7. Кроме того, собственная частота фотонов находится в обратной зависимости от частоты сле-дования фотонов. Потому что, чем больше период следования фотонов, тем больше будет масса поглощённых эфирных частиц и масса излученных фотонов, и, соответственно, их энергия (инерция).
Получается, что масса и энергия (инерция) фотонов “длинных волн” будет больше, чем ”ультракоротких волн“. Так как шкала электромагнитных излучений строится по принципу от меньшей массы и энергии (инерции) фотонов к большей массе и инерции, то излучение “длинных волн” должно примыкать к инфракрасному диапазону. Поэтому необходимо пере-вернуть весь радиодиапазон на 180 градусов. При этом какая у фотонов собственная частота колебаний остаётся неизвестной.
Теперь про частотную модуляцию. Отличие от амплитудной модуляции будет в том, что излучаемые фотоны будут все одинаковые, то есть с одной собственной частотой, а час-тота следования фотонов будет модулирована в соответствии с полезным сигналом.
Вы поняли, какой бред представляет собой шкала электромагнитных излучений, где в радиочастотном диапазоне вместо собственных частот фотонов стоят частоты следования фотонов. В других частотных диапазонах собственные частоты излучений (фотонов) просто выдуманы с использованием фальшивой (не экспериментальной) постоянной Планка и про-стого размещения численных значений частот по всей шкале.
Итак, что получается.
1. В видимом диапазоне мы различаем собственную частоту колебаний фотонов, но только в виде цветового ощущения. Какие собственные частоты фотонов в численном выра-жении неизвестно. Ещё в видимом диапазоне есть эффекты дифракции и интерференции, а также поляризации. Эти эффекты подтверждают, что мы имеем дело с собственной частотой колебаний частиц фотонов, но эффектов, позволяющих сосчитать количество собственных колебаний фотонов, в видимом диапазоне нет.
2. В радиодиапазоне измерению поддаётся только частота следования фотонов (несу-щая частота), а собственную частоту колебаний фотонов не определить. При чём собствен-ная частота колебаний фотонов много больше частоты следования фотонов. Кроме того, они находятся в обратной зависимости между собой и поэтому излучение “длинных волн” долж-но примыкать к инфракрасному диапазону. А “УКВ” должно быть на месте “длинных волн”. Во всех остальных диапазонах собственную частоту фотонов также не измерить.
3. Кроме того, Вы заметили, что никаких радиоволн нет.
Измеряется только частота следования фотонов.
А Вас заставляют твердить о длинах волн и радиоволнах.
Но ведь в “современной” физике вся шкала электромагнитных излучений содержит конкретные численные значения собственных частот колебаний фотонов, правда пересчи-танных в длины волн, через акустическую формулу .
В чём дело? Откуда взялись эти частоты (длины волн)?
Вот как это было. В 1900 году Планк выдвинул гипотезу связи энергии и частоты для фотонов , где — энергия (инерция) фотона, — частота фотона, — коэффициент пропорциональности. Эта гипотеза недоказуемая, и все члены в этой формуле неизвестны. Собственные частоты колебаний фотонов измерить невозможно, так как нет эффектов, по-зволяющих это сделать. Коэффициент пропорциональности обязан связать размерности ле-вой и правой частей уравнения. Кроме того, численное значение коэффициента должно быть обязательно экспериментально вычислено. Но эта гипотеза не доказуемая и эксперимент провести невозможно. Тогда пишут, что Планк взял этот коэффициент из другой формулы. Эта формула об излучении абсолютно чёрного тела. А для этой другой формулы этот коэф-фициент был придуман, так как экспериментов по его определению нигде не было, и нет. Все эти махинации не научные и невежественные, и совершены для запутывания физики. Раз экспериментально вычислить этот коэффициент не удаётся, то представляемый взамен ко-эффициент является фальшивым.
Итак, собственные частоты фотонов не измерить. Встала задача, как выйти из этого по-ложения, но так чтобы всё было запутанным. Выход нашли. Вот какой. В шкале излучений якобы имеются участки, где можно измерить собственную частоту фотонов. Это радиодиа-пазон и аннигиляция электрона и позитрона. В радиодиапазоне вместо частот собственных колебаний фотонов подсунули частоты следования фотонов искусственного происхождения. Далее, используя формулу “нашли” якобы реперную частоту. Эта частота появляет-ся при аннигиляции электрона и позитрона, из которых получаются два фотона с массами и энергией (инерцией) взаимодействующих частиц. Согласно закону сохранения массы и энер-гии энергия электрона равна энергии фотона: или . Энергию элек-трона можно рассчитать. Если измерить частоту фотона, то можно было бы эксперименталь-но вычислить коэффициент постоянная Планка. Но данную частоту измерить невозможно. И тогда её назначают Гц якобы измеренную при аннигиляции. Затем вычисляют постоян-ную Планка. Замечу, что формула, которую использовали тоже фальшивая. Она должна иметь вид . В результате всего этого якобы оказалось наличие двух репер-ных частот на шкале электромагнитных излучений. Это измеряемые якобы частоты радио-диапазона и частота аннигиляции электрона и позитрона. Далее по всей шкале от радиодиа-пазона до гамма-излучения расставляют частоты, но в виде длин волн пересчитанных через акустическую формулу . Так появились численные значения собственных частот в шкале электромагнитных излучений.
ПРИМЕЧАНИЕ. Это взято из энциклопедии. В 1964 году якобы создали эталон секун-ды. При инициировании лазером цезий-133 излучает зелёный монохроматический свет. Пи-шут, что создали прибор, который может сосчитать количество колебаний излучаемых фото-нов. Их оказалось 9 192 631 770 колебаний. Это приблизительно Гц. Но во всех учебни-ках и справочниках написано, что видимый свет Гц, в том числе и зелёный. Разница в 100.000 раз. Где ложь? Вероятно, везде.
Рассмотрим все характеристики фотонов и связь между ними. Характеристики фо-тона: масса, скорость, собственная частота и амплитуда. Характеристики связаны между со-бой: (Вас заставляют использовать ошибочную формулу ) и .
Основная характеристика фотона – это масса.
Если изменилась масса фотона, то изменились и все остальные характеристики, собст-венная частота и амплитуда, кроме скорости. Про амплитуду вспоминать запрещено. Поэто-му нет формул, связывающих амплитуду со всеми остальными характеристиками. Хотя, именно, амплитуда фотонов указывает в эффекте дифракции и интерференции, что фотон частица и совершает поперечные собственные колебания. Примером изменения массы фото-на служит эффект красного космологического смещения частотных линий спектров. В этом эффекте фотон в полёте с каждым колебанием излучает эфирную частичку – фотоник. При этом изменяются все остальные характеристики фотона: собственная частота и амплитуда, кроме скорости.
Из вышеизложенного текста следуют выводы:
1. Предложенная Планком гипотеза недоказуема и поэтому, какой она должна иметь вид или неизвестно. Соответственно, коэффициент постоянная Планка выдуманный (нет эксперимента).
2. Эффектов, позволяющих сосчитать собственную частоту колебаний фотонов, в при-роде нет. Численные значения собственных частот колебаний фотонов неизвестны по всей шкале излучений. Выдуманные частоты к тому же пишутся в длинах волн, которых у фото-нов нет.
3. Частоты радиодиапазона, выдаваемые за собственные колебания фотонов, на самом деле являются частотами следования фотонов, а это не одно и то же. Соответственно, ра-диоволн, которыми всех дурачат не существует. Кроме того, излучение “длинных волн” должно примыкать к инфракрасному диапазону, а “УКВ” должно быть на месте “длинных волн”.
Статью и доклад с формулами и рисунками можно прочитать и прослушать по ссылке в РАЗДЕЛЕ РЕЦЕНЗИИ
В Самиздате На Ютубе https://www.youtube.com/watch?v=jSK6y4qhKQM&t=205s
Используемые источники
1. Николаев С.А. “Эволюционный круговорот материи во Вселенной”, 8-ое издание, СПб, 2015 г., 320 с.
Вот оно во всей красе: чудовищное невежество, помноженное на хамство самого низкого пошиба. Автор не понимает, что если он не знаком с азами физики, то это его личная беда, а вовсе не беда науки. Наука шагает себе мимо, а ее правота подтверждается миллионами действующих приложений – от паровых турбин до мобильных телефонов, от дверного звонка и до водородной бомбы. И во всех этих приложениях закреплены именно достижения науки, а не бредни г-на Николаева.
«Волны бывают только акустическими и только продольными, так как распространяются только в среде, передавая колебания от одной частицы упругой среды к другой частице и только вперёд.» Проснитесь, сэр! Взгляните, как колеблется струна гитары, или фортепьяно, или язычок гармони! Поперечно они колеблются! И так же — поперечно – распространяется волна на поверхности лужи! Ну, нельзя же не знать очевидного. Стыдно.
«Ньютон разработал корпускулярную теорию света. Основания – явление дисперсии света и существование простых цветов, а также эффекты дифракции и интерференции доказывающие, что свет имеет поперечные колебания.» Сэр, вы читали переводы работ Ньютона по оптике? Ньютон ни словом не обмолвился о колебаниях световых корпускул! Что вы людям лапшу на уши вешаете?
« с 1808 года фальшивая волновая теория света Гюйгенса потерпела крах. Об этом написано во всех энциклопедиях. Но это просуществовало до 1905 года, когда в ут-верждённую программу образования включили фальшивую волновую теорию Гюйгенса. Но так как большинство учёных тогда было против, то немного дополнили тем, что свет стал теперь одновременно и волна, и частица, а это не совместимые вещи. Эти термины не со-вместимы. Это идиотизм. И этот идиотизм стал обязательным для всех. Данные термины применяется специально для запутывания и одурачивания людей.» Почтенный, свет – волна и частица не потому, что кто-то так решил, а потому, что это подтверждается опытами – скажем, по фотоэффекту. Идиотизм же обязателен не для всех, а только для вас. Большинство людей, не знакомых с физикой, доверяют профессионалам. Вы же суетесь в область, в которой смыслите меньше, чем курица в термодинамике – и еще беретесь критиковать.
«Вы даже не знаете диапазон видимого света в Гц. Вы всегда обязаны называть от 380 до 760 нм.» Сэр, даже школьнику известно, что частота есть скорость распространения волны, деленная на длину волны. Кто и когда запрещал поделить скорость света на длину волны? Довожу до вас персонально: частота видимого света – от 0,8*10^15 до 1,6*10^15 Гц. Вы можете, конечно, считать это страшной тайной…
Тот бред, что вы пишете дальше, настолько гнусен, в нем столько клеветы, что даже комментировать противно. Либо учите школьные учебники (поскольку что-то более серьезное вам вряд ли по силам), либо посетите психиатра.
Поддерживаю ваше мнение об этой работе.
Алексей. Вот нечаянно наткнулся на вас, истинного верующего.
Так вы все и утверждаете, что геометрические понятия, точка, волна, дуга, синусгида и т.д.
Существует на свете, а не является абстрактными понятиями. Согласно геометрии Евклида..
Какая же все таки дремучесть, не образованность, ниже седьмого класса, и приверженность. Вере до упоения, до фанатизма.
Вы какой чин в своей религиозной секте заимаете?
Послушник, или уже наверхах?
Ещё Алексей, вопрос. Вот вы засветились на моей странице.
Вы отмечаетесь на страницах, вручную бегаете? Или машинку программу подкупили?
И она сама шуршит.
"Какая же все таки дремучесть, не образованность, ниже седьмого класса, и приверженность."
Почтенный, вы бы не хамили: пора осознать, что вы — Шариков, дремучий и темный. Я каждый день в своей работе применяю данные той самой науки, которую вы поливаете помоями — и получаю результаты, которые идут в практику. Мои разработки используются в стратегических ракетных комплексах, на железной дороге, в арктическом транспорте — вы же бесплодны, как пустая бутылка, и потому все ваши потуги — не более, чем онанизм. Что касается образования, то оно у меня университетское + аспирантура, с последующей защитой степеней. Так что чья бы корова мычала.
Алексей, вам бы в дипломатическом корпусе работать, шавкой.
Я вам задал вопрос, а вы не можете на него ответить. И тупо начинаете гавкать, и как туземец стучите себя в грудь. Какой вы распрекрасный, такой весь из себя, типа дольче кабано.
Я вам задавал вопросы.
Первый.
Вы сам бегаете по страницам, и типа читаете статьи, а сами их только открываете. Или прикупили такую машинку. Если последнее, огласите цены, может я тоже подкуплю.
Второй. О котором, или который я вам задавал давно.
Вот вода шевелится в виде волн. Это вода и волна одновременно, как учит Н.Бор.
Или это все таки вода шевелится по траектории в виде волны. О чем собственно и вел речь,Семен. И о чем вам скажет любой учитель геометрии, в чем вы как я понял не просекаете.
Третье. Я вам как крутому химику задавал вопрос, на что вы меня отправили посмотреть какой то многотомный том. Или Википедию. Которой я не доверяю. Из чего я сделал вывод, что вы в химии дуб дубом.
Я вам этот вопрос повторяю.
Есть такое понятие в химии, скорость протекания химической реакции.
При наличии, или присутствии, так называемых катализаторов. Скорость реакции увеличивается. Если не знаете. То Это написано в учебнике химии и преподают в школе, в восьмом наверное классе.
Так вот. В силу каких причин, скорость протекания химической реакции увеличивается при наличии катализатора. Правда, надо.
Вот если вы ответите внятно на этот вопрос, то буду считать вас химиком.
А если нет, то уж извините.
Значит химик из вас нулевой.
А то что вы там себе купили какие то звания, так это сейчас, и начиная с последних годов СССР. Все так делают. Сейчас такая постановка в моде, дал на лапу, или поляну накрыл, получи орден. Так что орден то этот, купленный. Интересно во что он вам обошелся?. В долларах платили, или в деревянных?
Баш на баш называется.
Так что если ответите на поставленный вопрос, про катализацию, буду считать вас химиком.
А пока, Вы просто Шариков, с купленными званиями.
Вот и ещё один академик от сохи, Влад нарисовался. Тоже в бубен постучал.
Влад. Ну вот я этому Степанова уже задавал вопросы означенные выше.
На что он постучал в бубен, и пропел свою лебединеую песню, что он в дольче кабанов. Весь такой из себя.
Влад. Ну понятно что ентот Степанов дуб дубом, в химии.
Может вы, раз поступали в барабан, ответила.
Если не ответите, Считайте что вы тоже только и можете стучать в барабан. Восхвалять себя любимого и лучезарного. Типа вождя племени команчей.
И плясать тумбо юмбо, лето круглый год.
Чунга чанга, весело живёт.
Жду ответа, как соловей лета. Дольче Кабаны.
Вдогонку. Хамить я тоже умею. Но не позволяю. С детства приучен.
А у вас, хамить, в аспирантуре и университете научили, на каком интресно факультете?
И похоже хамство у вас и есть самое главное научное доказательство.
Как мило.
Вам надо учится у филологов.
У них главное научное доказательство такое.
Троекратное повторение вот таких мантр.
Профан, профан, профан. И три раза плянуть за левое плечо.
Второй вариант.
Это демагогия. Демогогия. Демагогия.
Но в этом случае, надо присесть, и похлопать ладошками по попе.
Говорят, это самое распрекрасное научное доказательство.
В следующий раз когда хамить будете, попробуйте плевать через левое плечо.
Потом расскажите, как оно, помогает нет?
А тявкать, оно уже давно из моды вышло.
1. Сэр, я имею право подать на вас в суд, т.к. вы публично обвинили меня в покупке дипломов об окончании ВУЗа (в 1976 г.) и о присуждении ученой степени (в 1985 г).
2. На ваш идиотский вопрос о механизме катализа ответить не могу, т.к. вы не удосужились сказать: о каком катализе идет речь? О гомогенном? Гетерогенном? Твердофазном? Жидко- или газофазном? В каждом из этих случаев есть еще множество градаций. Я что, должен для вас переписывать множество учебников? Жопа у вас не слипнется?
Сходили бы вы к психиатру, сделали бы доброе дело для своих знакомых и родных.
Уважаемый Алексей. Опять вы ушли от ответа. Ну хоть про парочку расскажите. Ну очень надо.
По поводу волны как абстрактной величины. И некоторого другого. В чем прикол?
Я это в английских и американских школьных учебниках вычитал. В эпоху интернета,это легко делается. Могу вам перевести, за отдельную плату.
В свете чего мой вам совет. Трубите во все колокола.
Вызовете на ковёр тамошних министров образования. Пусть они отчитаются перед вами за проделанную работу. Надерите им ухо, нахамите,отматерите по полной, вы енто хорошо умеете делать.
Если не поедут, сами туда рваните.
Наведите порядок, в ихних системах образования. Пусть им не повадно будет, без согласования с вами, печатать в учебниках, не спросясь у вас. Ишь чо вздумали, паршивцы.
Но так вы и не ответили на мои вопросы. Опять в Википедию посылает. Как будто я сам до этого догадаться не мог. Спасибо на добром слове.
Вы эту машинку, которая на проза.ру, почём покупали. Если цена сходная, так и может я подкуплю. И будут ваша и моя машинка посещать наши страницы. А чо рейтинг будет.
Или так, по старинке, вручную по авторам скачете?
Значит время есть на баловство у не пионеров..
Чо то вспомнил, вы там за пенсию по новым правилам ратовали.
В честь чего обещали отказаться от получаемой пенсии, до 65.
Чо там, все срослось?
Ну и видите себя прилично. Люди же приличные читают, подумают что вы какой то скотник не умытый. Кроме как хамить, по другому не умеете.
А у вас, вон сколько медалей. А про катализацию дуб дубом.
К учебнику отослать, и я могу. Для этого не обязательно медали иметь. И скотник может.
Прикинувшись под прохвессора.
На комментарий Степанова Алексея 5.
1. ". Взгляните, как колеблется струна гитары. ".
Вы настолько глупы, что для Вас колебания струны гитары тоже являются волнами.
А колебания и волны не одно и тоже. Это очень невежественно.
2. Про фотоэффект. Нильс Бор.
Внешний фотоэффект возникает при облучении металлов ультрафиолетом.
Согласно второму постулату Н.Бора после поглощения фотона у электрона увеличилась скорость.
Как это объяснить?
При поглощении электроном фотона электрону добавляется инерция фотона , его масса и скорость.
Фотон обладает очень маленькой массой, но зато обладает очень большой скоростью.
Тогда согласно основному закону природы – закону сохранения массы и инерции, когда инерция фотона сложилась с инерцией электрона , при этом скорость электрона существенно возросла, и электрону пришлось перескочить на другую более скоростную орбиту, а она расположена дальше от ядра.
А в случае внешнего фотоэффекта вообще покинуть атом.
Но это возможно лишь в одном случае, когда фотон – это частица, обладающая массой.
Итак, фотон – это частица, обладающая массой.
Стыдно умалчивать об одном из основных законов природы — закона векторного сложения скоростей и инерции для тел и частиц.
Это с формулами можно прочитать здесь
http://samlib.ru/n/nikolaew_s_a/kongress-2018dokladeksperimentyiteoriirazberemsjagdeiwchemobman-5.shtml
А прослушать здесь
http://www.youtube.com/watch?v=jSK6y4qhKQM&t=205s
3. ". Кто и когда запрещал поделить скорость света на длину волны? . ".
Кто думать не может, то для него истина в зубрёжке догм из учебника.
Если в голове не говно вместо мозгов, то можно догадаться, что акустические волны и излучение (фотоны) не одно и тоже.
Еще раз говорю: лечитесь, голубчик. Вылечить не сумеют, но облегчение принесут.
Алексей, но есть же давно придуманные высоко научные доказательства.
Первое.
Надо приговорить три раза. Профан, профан, профан. И хлоПнуть в ладоши.
Типа, что я такая вся в Дольче Кабанов. В год свиньи и кабана, это самое лучшее научное доказательство.
Второй.
Тоже надо приговорить три раза.
Это демагогия, демагогия, демагогия.
Последнее надо произносить так, чтоб тихо эхо понеслось по округе, охватывая все больше страждущих по такой науке вообще, и по таким высоко научным доказательствам в частности.
Да когда, произносится последнее, надо тоже чо то экстравагантные и высоко научно произвести. Типа еньку сплясать, или как сейчас модно из клипа этого. Руками перед грудью проводить, Туда сюда.
Ну а на худой конец, похлопать в ладоши.
Типа, приз в студию.
Алексей, ну так где ответы, на поставленные вопросы.
Или вы дуб дубом.
А чтобы это скрыть, отправить типа в Википедию. Учись студент.
Вы чо думаете, что я в Википедии найдут ответ, бегаете вы страницам авторов вручную, или машинку для оного подкупили.
Ну и я просил,расценки, на это. А вдруг я вам предложу меньшую цену. Рынок все таки.
Ну и про этих американских и английских министров образования.
Отправили им депешу? , чтоб они срочно к вам ехали, на приём, и вы им тут ухо надерете. Чтоб не повадно было, ослушиваться.
Вы когда этих товарищей будете распекать, и поделом, стенограммы сделайте, чтоб общественность в курсе была. Как оно там было.
Портал Проза.ру предоставляет авторам возможность свободной публикации своих литературных произведений в сети Интернет на основании пользовательского договора. Все авторские права на произведения принадлежат авторам и охраняются законом. Перепечатка произведений возможна только с согласия его автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице. Ответственность за тексты произведений авторы несут самостоятельно на основании правил публикации и законодательства Российской Федерации. Данные пользователей обрабатываются на основании Политики обработки персональных данных. Вы также можете посмотреть более подробную информацию о портале и связаться с администрацией.
Ежедневная аудитория портала Проза.ру – порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.
© Все права принадлежат авторам, 2000-2022. Портал работает под эгидой Российского союза писателей. 18+
Шкала электромагнитных излучений
Все виды электромагнитных волн распространяются в вакууме с одинаковой скоростью. Но их частота и длина различаются.
Принцип построения
Электромагнитные излучения принято делить на частотные диапазоны в порядке возрастания длины волны, от гамма-лучей к радиоволнам. Длина волны обратно пропорциональна частоте и вычисляется через скорость света:
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Границы между выделенными диапазонами условны, поэтому они могут перекрываться. Радио- и гамма-волны, расположенные по краям спектра, в принципе не имеют четких границ.
Кто создал шкалу
Электромагнитное взаимодействие между предметами подчиняется электромагнитной теории, базирующейся на уравнениях шотландского физика Джеймса Кларка Максвелла. В 1864 году тот построил теорию электромагнитных излучений, математически доказав существование колебаний в электрических и магнитных полях, скорость распространения которых совпадает со скоростью света. Так как до этого Максвелл занимался теорией цвета и цветным зрением, он описал видимый свет, как волны, соответствующие семи цветам радуги.
Максвелл высчитал длину волны каждого из основных цветов и предположил, что у спектра электромагнитных волн нет границ, они могут быть бесконечно малыми и бесконечно огромными. Невидимые инфракрасные и ультрафиолетовые лучи на тот момент уже были известны.
В 1888 году немецкий физик Генрих Герц открыл радиоволны и экспериментально доказал, что их природа тождественна природе световых волн, различается только длина волны. В 1895 году были открыты рентгеновские лучи. В 1900 году, исследуя радий, Поль Виллар обнаружил гамма-лучи.
Что образует шкалу
Диапазон по длине волн
Вдоль шкалы слева направо увеличивается длина волны. Каждая метка отличается от соседней в десять раз.
Диапазон по энергии квантов
Кроме частоты и длины, электромагнитная волна имеет и третью характеристику — энергию кванта (или фотона). Она пропорциональна частоте и высчитывается по формуле:
где \(h\) — постоянная Планка, а греческая буква «ню» — частота.
Виды ЭМ волн
Видимая зона
Видимый свет состоит из лучей семи основных цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. У каждого цвета собственная длина волны.
Невозможно указать точные границы диапазона видимого излучения, так как уменьшение чувствительности при отдалении от точки максимума в зеленой части спектра происходит постепенно. Лучи света обычно имеют сложный спектральный состав, в который могут входить ультрафиолетовые и инфракрасные волны. Монохроматические излучения, смешиваясь, образуют оттенки, не относящиеся к семи основным цветам, например, розовый или бежевый.
Невидимая зона
Существование невидимых тепловых лучей предсказал французский физик Пьер Прево еще в 1791 году. В 1800 году они были обнаружены экспериментально при изучении температуры разных цветов и названы инфракрасными. Нижнюю часть инфракрасного спектра, наиболее удаленную от видимых лучей, называют микроволнами. Средняя часть спектра — излучение горячих тел, в том числе тела человека. Самые короткие инфракрасные волны схожи по своему поведению с лучами видимого света и могут быть обнаружены чувствительным фотооборудованием.
В 1801 году открыли лучи вне видимого спектра, схожие с фиолетовыми. Их фотоны обладают таким количеством энергии, что способны ионизировать атомы и тем самым вызывать химические процессы. Короткие ультрафиолетовые волны близки к рентгеновским и могут повреждать живые ткани. Волны средней длины не относятся к ионизирующим, но при длительном воздействии разрушают химические связи, например, вызывают рак кожи.
Рентгеновское излучение занимает диапазон между ультрафиолетовым и гамма-излучением: длина волн от нескольких атомных диаметров до нескольких сот диаметров атомного ядра. Излучение возникает при столкновении электронов и поверхности анода на большой скорости, когда атомы анода меняют внутреннюю структуру. Частота зависит от материала анода; излучение делят на мягкое, с большей длиной волны и меньшей частотой, и жесткое. Рентгеновские лучи могут проникать сквозь тело человека, поэтому используются в медицинской диагностике.
При распаде радиоактивных веществ ядра их атомов испускают гамма-излучение, которое также обозначают греческой буквой \gamma . Его частота определяется разностью энергий двух состояний ядра и рассчитывается по формуле:
где \(h\) — постоянная Планка.
Это самые короткие волны. Они состоят из фотонов сверхвысоких энергий и так интенсивно воздействуют на живые клетки, что могут останавливать их атипичное деление при онкологии.
Радиоволны почти не задерживаются атмосферой, поэтому их удобно использовать для передачи закодированной информации. Они значительно различаются по длине: от нескольких сантиметров до тысяч километров. Длинные волны отражаются от ионосферы планеты и таким образом могут огибать земной шар. Также их используют для изучения астрономических объектов.
Источники волн
Можно разделить источники на два типа — микроскопические и макроскопические. Если заряд, колеблющийся с определенной частотой, перемещается внутри атомов и молекул, источник считается микроскопическим. Искусственно созданные источники, в которых колеблются электроны проводников — макроскопические.
Где применяется шкала ЭМ излучений
Радиолюбителям и пользователям раций важно знать допустимые для переговоров диапазоны, а также полосы военных и аварийных частот, чтобы не занимать чужие выделенные каналы. Собирая собственный приемник или передатчик, нужно заранее определиться, на какие частоты он будет настроен, чтобы использовать соответствующие детали.
Космическое инфракрасное излучение регистрируют с помощью специальных телескопов, чтобы на основании полученных данных определять классы, возраст звезд, химический состав их атмосфер. Например, протозвезды, еще не достигшие главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Расселла, интенсивно излучают энергию в инфракрасном спектре, но при этом полностью лишены теплового излучения.
Применение инфракрасной аппаратуры космического базирования позволяет решать практические задачи геологического картирования, изучать вулканы и геотермальные источники. Метеорологи, измеряя собственное инфракрасное излучение облачных образований, изучают свойства разных слоев атмосферы.
С помощью шкалы энергий излучения можно идентифицировать гамма-радиоактивные вещества, измеряя с помощью специальной установки поглощение испускаемых ими волн. УФ-спектроскопия и малоугловое рассеяние рентгеновских лучей применяются в прикладной химии для идентификации органических соединений.
Практическое применение шкалы в решении задач
Задача 1
На какой из аварийных частот судну лучше всего передавать сигнал бедствия, если оно находится в 230 км от берега?
Решение
Сверяемся с таблицей:
Переводим километры в морские мили (nm). 1 км = 0,54 nm, соответственно, 230 км = 124,19 nm. Судно находится в районе А2, в зоне действия береговой ПВ радиостанции, так что подавать сигналы бедствия должно по относящимся к ней частотам.
Задача 2
Изомерные 1,3-пентадиен и 1,4-пентадиен имеют в УФ-спектрах максимумы поглощения при 165 нм (спектр А) и 225 нм (спектр Б). Какому веществу принадлежит каждый спектр?
Решение
Двойные связи в 1,3-пентадиене (СН2=СН-СН=СН-СН3) сопряжены, а в 1,4-пентадиене (СН2=СН-СН2-СН=CH2) изолированы. Сопряженные системы поглощают свет в более длинноволновой области, чем системы с изолированными двойными связями. Поэтому спектр Б принадлежит 1,3-пентадиену, а спектр А — 1,4-пентадиену.
История открытия электромагнитных волн
Открытие электромагнитных волн — замечательный пример взаимодействия эксперимента и теории. На нем видно, как физика объединила, казалось бы, абсолютно разнородные свойства — электричество и магнетизм, — обнаружив в них различные стороны одного и того же физического явления — электромагнитного взаимодействия. На сегодня это одно из четырех известных фундаментальных физических взаимодействий, к числу которых также относятся сильное и слабое ядерные взаимодействия и гравитация. Уже построена теория электрослабого взаимодействия, которая с единых позиций описывает электромагнитные и слабые ядерные силы. Имеется и следующая объединяющая теория — квантовая хромодинамика — которая охватывает электрослабое и сильное взаимодействия, но ее точность несколько ниже. Описать все фундаментальные взаимодействия с единых позиций пока не удается, хотя в этом направлении ведутся интенсивные исследования в рамках таких направлений физики, как теория струн и квантовая гравитация.
Электромагнитные волны были предсказаны теоретически великим английским физиком Джеймсом Кларком Максвеллом (вероятно, впервые в 1862 году в работе «О физических силовых линиях», хотя подробное описание теории вышло в 1867 году). Он прилежно и с огромным уважением пытался перевести на строгий математический язык немного наивные картинки Майкла Фарадея, описывающие электрические и магнитные явления, а также результаты других ученых. Упорядочив одинаковым образом все электрические и магнитные явления, Максвелл обнаружил ряд противоречий и отсутствие симметрии. Согласно закону Фарадея переменные магнитные поля порождают электрические поля. Но не было известно, порождают ли переменные электрические поля — магнитные. Избавиться от противоречия и восстановить симметрию электрического и магнитного полей Максвеллу удалось, введя в уравнения дополнительный член, который описывал возникновение магнитного поля при изменении электрического. К тому времени благодаря опытам Эрстеда уже было известно, что постоянный ток создает вокруг проводника постоянное магнитное поле. Новый член описывал другой источник магнитного поля, но его можно было представить как некий воображаемый электрический ток, который Максвелл назвал током смещения, чтобы отличить от обычного тока в проводниках и электролитах — тока проводимости. В итоге получилось, что переменные магнитные поля порождают электрические поля, а переменные электрические — магнитные. И тогда Максвелл понял, что в такой связке колеблющиеся электрическое и магнитное поля могут отрываться от порождающих их проводников и двигаться через вакуум с определенной, но очень большой скоростью. Он вычислил эту скорость, и она оказалась около трехсот тысяч километров в секунду.
Потрясенный полученным результатом, Максвелл пишет Уильяму Томсону (лорду Кельвину, который, в частности, ввел абсолютную шкалу температур): «Скорость поперечных волновых колебаний в нашей гипотетической среде, вычисленная из электромагнитных опытов Кольрауша и Вебера, столь точно совпадает со скоростью света, вычисленной из оптических опытов Физо, что мы едва ли может отказаться от вывода, что свет состоит из поперечных колебаний той же самой среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений». И далее в письме: «Я получил свои уравнения, живя в провинции и не подозревая о близости найденной мной скорости распространения магнитных эффектов к скорости света, поэтому я думаю, что у меня есть все основания считать магнитную и светоносную среды как одну и ту же среду. »
Уравнения Максвелла далеко выходят за рамки школьного курса физики, но они так красивы и лаконичны, что их стоит разместить на видном месте в кабинете физики, ведь большинство значимых для человека явлений природы удается описать с помощью всего нескольких строчек этих уравнений. Так сжимается информация, когда объединяются ранее разнородные факты. Вот один из видов уравнений Максвелла в дифференциальном представлении. Полюбуйтесь.
| ∇E = 4πρ | Закон Кулона |
| ∇B = 0& | магнитные заряды не существуют в природе |
| [∇E] = –1/c(δB/δt) | закон Фарадея |
| [∇B] = (4π/c)j + (1/c)(δE/δt) | Закон Ампера, с током смещения Максвелла (второй член правой части) |
| F = q(E+ [(v/c)×B]) | Сила Лоренца |
Хочется подчеркнуть, что из расчетов Максвелла получалось обескураживающее следствие: колебания электрического и магнитного полей — поперечные (что он сам все время подчеркивал). А поперечные колебания распространяются только в твердых телах, но не в жидкостях и газах. К тому времени было надежно измерено, что скорость поперечных колебаний в твердых телах (попросту скорость звука) тем выше, чем, грубо говоря, тверже среда (чем больше модуль Юнга и меньше плотность) и может достигать нескольких километров в секунду. Скорость поперечной электромагнитной волны была почти в сто тысяч раз выше, чем скорость звука в твердых телах. А надо заметить, что характеристика жесткости входит в уравнение скорости звука в твердом теле под корнем. Получалось, что среда, через которую идут электромагнитные волны (и свет), имеет чудовищные характеристики упругости. Возник крайне тяжелый вопрос: «Как же через такую твердую среду движутся другие тела и не чувствуют ее?» Гипотетическую среду назвали — эфиром, приписав ему одновременно странные и, вообще говоря, взаимоисключающие свойства — огромную упругость и необычайную легкость.
Работы Максвелла вызвали шок среди ученых-современников. Сам Фарадей с удивлением писал: «Сначала я даже испугался, когда увидел такую математическую силу, примененную к вопросу, но потом удивился, видя, что вопрос выдерживает это столь хорошо». Несмотря на то, что взгляды Максвелла опрокидывали все известные на то время представления о распространении поперечных волн и о волнах вообще, прозорливые ученые понимали, что совпадение скорости света и электромагнитных волн — фундаментальный результат, который говорит, что именно здесь физику ожидает основной прорыв.
К сожалению, Максвелл умер рано и не дожил до надежного экспериментального подтверждения своих расчетов. Международное научное мнение изменилось в результате опытов Генриха Герца, который через 20 лет (1886–89) в серии экспериментов продемонстрировал генерацию и прием электромагнитных волн. Герц не только в тиши лаборатории получил правильный результат, но страстно и бескомпромиссно защищал взгляды Максвелла. Причем он не ограничился экспериментальным доказательством существование электромагнитных волн, но и исследовал их основные свойства (отражение от зеркал, преломление в призмах, дифракцию, интерференцию и т. д.), показав полную тождественность электромагнитных волн со светом.
Любопытно, что за семь лет до Герца, в 1879 году английский физик Дэвид Эдвард Юз (Хьюз — D. E. Hughes) тоже продемонстрировал перед другими крупными учеными (среди них был также блестящий физик и математик Георг-Габриель Стокс) эффект распространения электромагнитных волн в воздухе. В результате обсуждений ученые пришли к выводу, что видят явление электромагнитной индукции Фарадея. Юз расстроился, не поверил самому себе и опубликовал результаты лишь в 1899 году, когда теория Максвелла-Герца стала общепринятой. Этот пример говорит, что в науке настойчивое распространение и пропаганда полученных результатов имеет часто не меньшее значение, чем сам научный результат.
Генрих Герц так подытожил результаты своих экспериментов: «Описанные эксперименты, как, по крайне мере, кажется мне, устраняют сомнения в тождественности света, теплового излучения и электродинамического волнового движения».