15588-1 (Свойства фотона), страница 2

Физическая энциклопедия. ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ.

«Согласно принципу Гюйгенса каждая точка поверхности, которой достигла в данный момент волна, является точечным источником вторичных волн.»

Физика. О.Ф.Кабардин. 1991. С.224.

«При равномерном движении частицы эти волны оказываются когерентными и поэтому интерферируют между собой.»

Волновые процессы. И.Е.Иродов. 1999. С.241.

Таким образом, фотон - это элементарное электромагнитное возмущение, которое вместе со вторичными (парциальными) волнами образует волну де Бройля (волновой пакет). Волна де Бройля представляет цуг волн, имеющий длину когерентности, поэтому интерференция может возникать даже при прохождении через щели одиночных фотонов.

«Величина l_ког называется длиной когерентности или длиной гармонического цуга, ... Например, для видимого солнечного света, имеющего сплошной спектр частот от 4·10¹⁴ до 8·10¹⁴ Гц, время когерентности примерно равно 10^-15 с и длина гармонического цуга примерно равна 10^-6 м.»

Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.362.

«... волны де Бройля обладают важнейшим признаком всякой волны - способностью к интерференции. »

Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1999. Т.3. С.35.

«Каждый фотон обладает неожиданным свойством - способностью к интерференции с самим собой.»

Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1999. Т.3. С.25.

Свойства фотона являются неожиданными только с идеалистической точки зрения, когда пытаются представить фотон без рассмотрения его полевой структуры, отрицая материальность полевых потоков и не признавая законов электродинамики, по которым протекают полевые процессы. Например, исходя из идеалистических концепций, даже упоминание о токе смещения в дискретной электромагнитной волне - фотоне считается ересью. Как же без тока смещения рассчитывать электромагнитные волны? Только благодаря введению в электродинамику тока смещения удалось представить полевые процессы, протекающие в электромагнитных возмущениях, вывести уравнения и тем самым предсказать существование электромагнитных волн. Для всех электромагнитных волн (возмущений), независимо от того радиоволны это или фотоны, эффективный радиус, по которому течет замкнутый электрический ток смещения, рассчитывается одинаково: r = l/2p, т.е., зная эффективный радиус, по которому течет ток смещения в электромагнитном возмущении, можно найти его длину волны. Эффективный радиус, по которому течет ток смещения, можно определить, например, при помощи радиоантенн, где ток смещения переходит в ток проводимости. Надо заметить, что электрический ток смещения в диэлектрике и электрический ток смещения в вакууме обладают одинаковыми свойствами и по своей сути представляют один ток смещения, который, например, в виде замкнутого тока может течь как в диэлектрике, так и в вакууме, представляя распространяющееся электромагнитное возмущение - вихревое поле. Т.е. физическому вакууму присущи свойства диэлектрика и, благодаря этому, в нем могут распространяться электромагнитные возмущения (волны). Вакуум, обладающий физическими свойствами, представляет физический вакуум, например, в электродинамике используется термин "электродинамический вакуум".

«В электродинамическом вакууме свойства электрического поля полностью описываются напряженностью электрического поля.»

Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.

Материалистическое представление свойств фотонов не имеет логических противоречий и непосредственно вытекает из законов электродинамики. Т.е., если придерживаться электродинамики, где вакуум рассматривается как диэлектрик, то у электромагнитных волн естественным образом возникает дискретность, так как в любом диэлектрике электрические токи смещения всегда являются дискретными (любой электрический ток всегда связан с перемещением какого-то количества электричества, Кл/с). Но сторонники идеализма, вопреки логике, продолжают придерживаться двойных стандартов. Например, когда они рассматривают электромагнитные волны, то соглашаются, что в пространстве текут электрические токи смещения, т.е. признают, что вакуум обладает свойствами диэлектрика. Когда же рассматриваются фотоны, то здесь они уже не хотят признавать наличие токов смещения и тем самым отрицают диэлектрические свойства вакуума - именно отсюда и возникают надуманные проблемы с фотонами. Если же не применять двойных стандартов и придерживаться материалистических взглядов на природу полевых процессов, то на самом деле в электродинамике нет никаких проблем с дискретностью электромагнитных волн. Таким образом, нежелание при рассмотрении фотонов признавать материальность полей является основной причиной, по которой сторонники идеализма не хотят рассчитывать фотоны на основе электродинамики, т.е. чисто ради своих надуманных принципов, вместо полного расчета на основе электродинамики, они отдают предпочтение примитивному расчету с использованием коэффициента пропорциональности постоянной Планка.

«В монохроматическом свете с частотой v все фотоны имеют одинаковую энергию, импульс и массу.»

Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.339.

А также они имеют одинаковый ток смещения. Например, в фотоне с длиной электромагнитной волны 0.5·10^-6 м замкнутый ток смещения: 1.921·10^-4 А (I_см = 2ev). Нелогично, если энергия в электромагнитных волнах дискретна, а токи смещения и потоки индукции, в которых и находится вся энергия электромагнитных волн, вдруг не дискретны.

«... фотон не имеет массы. Другими словами, покоящихся фотонов не существует. Этот вывод не должен вызывать удивления. Если распространяющуюся световую волну "остановить", то свет прекратит свое существование; ...»

Основы физики. Б.М.Яворский, А.А.Пинский. 2000. Т.2. С.242.

Фотоны не имеют энергии (массы) покоя, т.е., если фотоны "остановить", то "покоящиеся фотоны" не будут иметь энергии (массы). Но волны не могут покоиться, соответственно, "покоящихся фотонов" не существует, поэтому говорить о массе покоя фотонов - это все равно, что говорить, например, о цвете электронов, что также не имеет физического смысла. Если частица не может находиться в состоянии покоя, то какой смысл говорить о ее свойствах в этом состоянии? В состоянии же движения фотон имеет массу, которая определяется соотношением M = ee₀mm₀W (W = mc²). Электромагнитная масса фотона M = ee₀mm₀2eФ₀v, т.е., как и все электромагнитные волны, фотоны обладают электромагнитной массой. Масса, которая не может покоиться, является релятивистской массой и представляет кинетическую энергию.

«Полная энергия света - это чисто кинетическая энергия, ...»

Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1996. Т.1. С.121.

Т.е. полная энергия электромагнитного потока излучения - это чисто кинетическая энергия. Таким образом, кинетическая энергия представляет электромагнитную волну. Потенциальная энергия обладает массой покоя, поэтому она не может двигаться со скоростью света.

«В частности, электрическое поле, создаваемое системой неподвижных зарядов, является чисто потенциальным. Электрическое поле излучения, в том числе поле в поперечных электромагнитных волнах, является чисто вихревым.»

Физическая энциклопедия. НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ.

Вихревые потоки электрического смещения поля являются дискретными, что приводит к дискретности электромагнитных волн в виде электромагнитных квантов. Например, свет состоит из электромагнитных квантов - фотонов (квантов света). Дискретность полевых потоков индукции - это свойство квантового поля.

Дискретность присуща не только электромагнитным волнам.

«... являются фононами - квантами звука ...»

Физическая энциклопедия. КВАНТОВАЯ ЖИДКОСТЬ.

Квантовые свойства среды проявляются в дискретности волн, представляя корпускулярно-волновой дуализм, т.е. отдельные кванты звука, так же как и отдельные кванты света, могут образовывать дифракцию и интерференцию. Движение кванта звука также, согласно принципу Гюйгенса, сопровождается возникновением вторичных (парциальных) волн, которые, интерферируя в окружающем пространстве, гасят друг друга, не излучаясь, представляя движущийся волновой пакет парциальных волн. Фононы распространяются со скоростью звука, а их энергия зависит от длины волны, так же как и у фотонов.

«... излучаемая порция электромагнитной энергии сохраняет свою индивидуальность - распространяется и поглощается только целиком, т.е. ведет себя подобно частице.»

Физическая энциклопедия. ФИЗИКА.

Иногда ошибочно считается, что электромагнитные кванты - это всегда микрочастицы (фотоны), но это неверно, потому что их длина волны может быть любой. Электромагнитные кванты, даже при километровой длине волны, излучаются, распространяются и поглощаются порциями и по своим свойствам относятся к стабильным элементарным частицам, т.е. электромагнитные кванты в зависимости от длины волны являются микрочастицами или макрочастицами. Например, испускание (или поглощение) атомами водорода квантов излучения с длиной электромагнитной волны 21 см. Электромагнитные волны дискретны независимо от их типа - TM или TE (продольные или поперечные возмущения), так как электрические и магнитные потоки всегда дискретны.

«При изменении ориентации спина электрона на противоположную происходит испускание (или поглощение) кванта излучения с l = 21.1 см.»

Физическая энциклопедия. РАДИОЛИНИЯ ВОДОРОДА 21 см.

Электромагнитные кванты с длиной электромагнитной волны 21 см являются радиоволнами, которые можно принимать с помощью обычных радиоантенн. Полевое строение радиоволн известно - это индукционно связанные электрические и магнитные потоки, т.е. электромагнитные кванты представляют электромагнитные потоки, дискретность которых объясняется дискретностью электрических и магнитных потоков. С точки зрения электродинамики это единственно правильное объяснение, поэтому, когда были обнаружены дискретные электромагнитные волны, логичнее было не заниматься постулированием, а рассмотреть дискретность электрических и магнитных потоков. Совершенно очевидно, что, если фотон - это квант электромагнитного потока излучения, то и состоять он должен из кванта электрического потока и кванта магнитного потока.

«Опыты показывают, что фотоэффект практически безынерционен. При объяснении первого и второго законов встретились серьезные трудности. ... Эти кванты движутся, не делясь на части; они могут поглощаться и испускаться только как целое.»

Курс физики. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. 2000. С.492.

Серьезные трудности при объяснении фотоэффекта могли возникать только от непонимания электродинамики. Из-за дискретности полевых потоков электрической и магнитной индукции все электромагнитные волны дискретны и могут поглощаться и испускаться только порциями. Т.е. Нобелевская премия была присуждена как бы за незнание электродинамики - нет необходимости в постулировании того, что и так впрямую вытекает из электродинамики. Постулирование свойств фотонов (световых волн) без объяснения электродинамики полевых процессов, протекающих в волне (математический формализм), надолго затормозило развитие теории дискретных электромагнитных волн.

«Единственный способ "объяснения" этих парадоксальных результатов заключается в создании математического формализма, ...»

Квантовая физика. И.Е.Иродов. 2001. С.71.

На сегодня можно считать, что все основные свойства электромагнитных волн (света), как волновые, так и корпускулярные объясняются и рассчитываются в рамках электродинамики, т.е. отпала необходимость в математическом формализме, что вполне естественно, так как задача физики - объяснять сущность физических процессов, а не бесконечно восхищаться красотой постулатов и подогнанных формул.

«... если в математике мы аксиоматизируем, чтобы понять, то в физике нам нужно сначала понять, чтобы аксиоматизировать.»

Ю.Вигнер.

То, что электродинамика позволяет рассчитывать дискретные электрические токи и дискретные электромагнитные волны (фотоны), не является чем-то необычным, электродинамика и создана для того, чтобы объяснять и рассчитывать электромагнитные процессы. Например, ни одна из идеалистических теорий, построенных на принципах математического формализма, даже примерно не позволяет рассчитывать токи смещения в фотонах - дискретных электромагнитных волнах.

«Теория Максвелла не только предсказала возможность существования электромагнитных волн, но и позволила установить все их основные свойства, ...»

Электромагнетизм. И.Е.Иродов. 2000. С.294.