Излучение -одно из самых изученных и самых загадочных явлений.В основе многих оптических закономерностей лежат исследования излучения абсолютно чёрного тела(АЧТ). Эти исследования связаны с именами Кирхгофа,Вина, Релея, Джинса, Стефана, Больцмана, Планка и др. Они исходили из того, что источником излучения являются осцилляторы, находящиеся в теле. что из себя представляли эти осцилляторы. никто не знал, но предполагалось, что природа излучения электрическая. и что волновые колебания электронов создают свет.
Выбрав модель линейного гармонического осциллятора, предложенную Кирхгофом, как равновесную термодинамически устойчивую систему, Вину удалось вывести формулу, описывающую распределение плотности энергетической светимости АЧТ. (Е=f^3 *F(f/T)). Вид функции F(f/T) определил Вин и уточнил Джинс. Появилась знаменитая формула Релея- Джинса E=(pif^2/c^2)kT.
Смысл формулы Релея -Джинса состоял в том, что АЧТ содержит осцилляторы, обеспечивающие непрерывный спектр излучения. Формула не отвергала непрерывности спектра излучения, но не объясняла наблюдающейся дискретности спектра возбуждённых атомов. Поэтому когда Планк предположил. что излучение и поглощение света происходит порциями из разного количества ОДИНАКОВЫХ излучателей,то произошёл переворот в понимании структуры излучателей. Планк предположил, что существуют стандартные излучатели и, кроме этого, другие излучатели,энергия которых кратна энергии стандартного осциллятора в "n" целых чисел. Предполагая Больцмановское распределение неравновесных осцилляторов и заменив безразмерную "n" на "f" -частоту излучения- Планк получил формулу E=(2pihf^3/c^2)/1/(exphf/kT) -1), где параметр "h" постоянная Планка, стандартная величина, названная Планком квантом минимального действия. И вот тут выявилось противоречие. заключающееся в том, что слово "частота". которое ассоциировалось со словом "количество" как бы стало дублировать слово "яркость" Надо было забыть, что была проведена замена "n" на "f"- частоту излучения, величину, обратную "длине волны", появившуюся при измерениях по дифракционной картинке. Понятие "частота" и "длина волны" как бы заслонили собой важный параметр фотона- его массу. Именно масса качественно изменяло осцилляторы : другой импульс, другой коэфф. преломления, другая энергия фотоионизации,другое биологическое воздействие. Формула Планка отражала распределение фотонов по массе , по "цвету". Возможность изменения массы фотонов отражена и в формуле Эйнштейна E=mc^2. Формула Планка прекрасно согласуется с опытом и стала настоящим прорывом в области физики.Она подтвердила по сути электрическую природу света. Однако, необоснованное расширение границ её использования, не способствовало правильному пониманию природы фотона и понятию"фотон"
Этот небольшой экскурс в историю развития оптических исследований позволяет понять логику появления понятий, привычной терминологии, подчас не отражающей сути явления. Действительно, постулат необходимой дискретности излучения и непрерывность спектра АЧТ или при торможении электронов - одно из противоречий. Понятие "электромагнитная волна" и отсутствия доказательства магнитной составляющей и волновой природы естественного света -другое противоречие. Понятие " фотон -безмассовое образование" и " фотон - частица". Что правильно?
Известно из опытов Лебедева, что фотон имеет массу.Её можно вычислить по формуле Эйнштейна, оценить по формулам Планка и Стефана-Больцмана. Попробуем разобраться с природой света исходя из версии, что фотон - это частицы. Итак,осцилляторы- это колеблющиеся электроны,излучающие фотоны. Фотоны создают электрическое поле. Фотоны имеют массу. Масса увеличивается пропорционально частоте излучения.Излучение квантами доказывает возможность"наращивания массы" фотонов. Обратим на это внимание. Наращивание массы или разрушение фотонов происходит, например, при взаимодействии монохроматического света с веществом чёрного тела. Излучение любого цвета превращается в тепловое, а это тоже фотоны. В зависимости от мощности излучателя можно изменить спектр излучения тела в широком диапазоне. Эффекты Комптона, Мёссбауэра, изменения спектра в нелинейных элементах,поглощение по Ламберту-Бугеру это всё примеры преобразования спектра, возможности расщепления фотонов или наращивания их энергии. Чем больше температура тела и соответственно энергия электронов, тем шире спектр. Причиной этих преобразований является взаимодействие электронов с атомами или между собой. Вероятность появления фотонов любого цвета можно достаточно просто определить калориметрическим способом по излучению АЧТ. Набор тонких цилиндров позволяет проследить как коротковолновое излучение превращается в длинноволновое, тепловое и наконец в э л е к т р о с т а т и ч е с к о е, в излучение электронов.Эксперименты показывают, что величина кванта напрямую связана со скоростью электрона. чем больше скорость. тем "жёстче" излучение. Это следует из зависимости поперечного сечения возбуждения и ионизации от скорости электронов. Проследим процесс возбуждения атомов в промежутке анод-катод.
Электроны ускоряются в пространстве анод-катод и на длине свободного пробега сталкиваются с атомом газа. при столкновении электрон теряет скорость и передаёт кинетическую энергию электрону атома, который находится в потенциальной яме, не позволяющей электрону выйти за пределы потенциального барьера при возбуждении. Затем наступает колебательный период релаксации. В период торможения происходит излучение в виде пакета затухающих импульсов. Если скорость электронов увеличить в процесс включаются другие барьеры и релаксация протекает каскадным путём. А что же всё таки излучается? А излучаются то , что постоянно излучают электроны, что обычно наблюдают в виде силовых линий на электростатически заряженном теле. Колебательный процесс -это всего лишь код, позволяющий дать нам ощущение цвета. По-другому закодировано так называемое электромагнитное излучение "с силовыми линиями" в качестве несущей. Как передаётся энергия от электрона? Если считать электроны шариками и процесс протекает в соответствии с законом Ньютона, то многое подтверждается, например, распределение электронов по Максвеллу. Но электроны "общаются" своими электрическими полями, более мелкими чем электрон частицами, которые электрон излучает, а стало быть из них состоит. Конденсация этих частиц в потенциальной яме ядерной оболочки формирует электрон и структуру атома в целом.
Таким образом. 1)Электроны являются аккумуляторами более мелких частиц, представленных в виде силовых линий.
2)кванты излучения могут расщепляться и наращиваться.
3)излучение атома формируется из мелких частиц, излучаемых электроном благодаря особой барьерной структуре ядра атома, в которой происходит колебательный релаксационный процесс.
4)Температура электронов, определяет амплитуду колебаний излучательной релаксации, определяя цвет излучения.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
