Для того, чтобы разобраться в записи закона излучения обратимся к истории её появления. В 1900 году Макс Планк предложил эмпирически найденное математическое выражение, которое удовлетворительно описывало сплошной спектр излучения нагретых тел во всём диапазоне частот и переходило в известные к тому времени зависимости Рэлея -Джинса и Вина в противоположных частотных концах спектра. В своём выражении Планк поставил коэффициент h, который изначально рассматривался им как простой множитель с размерностью действия, значение которого нуждалось в опытном уточнении. [2] Идея о связи этого коэффициента h с постоянной h атомной физики окрепла после того, как в 1913 г. Нильс Бор предложил модель атома и сформулировал условия атомных переходов. Позднее Эйнштейн предложил вывод выражения Планка для излучения тела с использованием дискретных атомных переходов [3][4]. С того времени коэффициент h приобрёл видимость связи с атомной физикой и квантовой механикой.
Использование Эйнштейном атомных переходов для описания спектра сплошного излучения до сих пор выглядит странным, т.к. атомные уровни у различных веществ – разные, а спектр излучения при атомных переходах – линейчатый, дискретный, в то время как спектр излучения нагретого тела – сплошной и неизменный для всех веществ. Факты и логика говорят о том, что в формировании сплошного спектра атомные переходы не участвуют, что вывод Эйнштейном выражения Планка с привлечением атомных переходов больше похож на подгонку построений под требуемый результат. Настойчивость Эйнштейна в попытках доказать то, во что трудно поверить и сейчас, понятна: в его время альтернативы в решении задачи излучения не было. С точки зрения классической электродинамики и квантовой механики электрически нейтральное тело содержит только два типа частиц, способных создавать излучение: атомные ядра и электроны атомных оболочек. В этих условиях излучение может возникать только при возбуждении атомов и возникновении атомных переходов.
Вывод аналитического выражения для описания сплошного спектра излучения абсолютно чёрного тела, совместимого с законами Рэлея - Джинса и Вина, без привлечения атомных переходов содержится в работе [5].
Вывод оказывается возможным на основе представлений электродинамики с использованием параметров f,s [6]. Согласно этой электродинамики в законе Кулона произведение зарядов должно быть заменено на произведение неравных параметров f,s, один из которых (f) характеризует интенсивность (поток) поля протона или электрона, а другой (s) – эффективную поверхность частицы, которой она взаимодействует с внешним полем. В логике новой электродинамики атомы в теле нейтральны только по параметру s. Остаточные положительные поля атомов нейтрализуются дополнительными электронами, распределёнными по массе макротела. Эти электроны не принадлежат атомным оболочкам и относительно слабо связаны с атомами.. Эти электроны обеспечивают нейтральность макротела относительно внешних электронов. Одновременно они являются электронами электрической проводимости. В электродинамике f,s различаются состояния нейтральности тела относительно электронов и протонов. Эти состояния не совпадают. Говоря об электрической нейтральности тела, мы всегда подразумеваем его нейтральность относительно электронов. В этом состоянии макротела не нейтральны относительно протонов и взаимно притягиваются (гравитируют).
Из электродинамики f,s следует, что любое электрически нейтральное макротело в твёрдом, жидком или газообразном состоянии содержит три типа частиц, которые способны излучать электромагнитные волны:
- атомные ядра,
- электроны атомных оболочек,
- электроны, обеспечивающие электрическую нейтральность тела относительно электронов.
Сплошной спектр излучения создается электронами, не принадлежащими к атомным оболочкам. Свободные электроны излучают вследствие ускорений при упругих столкновениях с атомами. При росте температуры тела частόты столкновений электронов с атомами и их ускорения возрастают. Растёт также концентрация полностью несвязанных с атомами электронов по закону Ричардсона – Дешмана. Все движения свободных электронов происходят при максвелловском распределении по энергиям.
Учёт всех свойств внеатомных электронов приводит к аналитическому выражению распределения плотности ρ энергии сплошного спектра излучения тела от температуры в виде произведения частоты f в четвёртой степени, умноженной на экспоненту максвелловского распределения электронов по кинетическим энергиям.
ρ ~ f^4 [ exp (- кf/kT)],
где T – эффективная температура.
В выражение входят коэффициенты, значения которых могут быть определены на основе опытных данных в низко- и высокочастотной частях спектра излучения.
Выражение не содержит постоянную Планка и не предполагает ионизацию или возбуждение атомов.
Литература.
1. Похмельных Л.А. Варианты выражения постоянной Планка через константы электродинамики и модель атома с колеблющимся электроном. Ж. Прикладная физика, 2006. №4.10-18.
2. Дорфман Я.Г. Всемирная история физики. -М.: Наука. 1979. С.184.
3. Шпольский Э.В. Атомная физика. Т.1. -М.: Физматлитиздат. 1963. С.315.
4. Выражение Планка для излучения абсолютно чёрного тела.// В кн. Л. А. Похмельных «Фундаментальные ошибки в физике и реальная электродинамика.» -М.: ИПЦ «Маска». 2012. С.327-331. www.physlev.pro .
5. Сплошной спектр теплового излучения тел. // Там же. С. 335-339.
6. Параметры f,s. Объединение центральных полей.// Там же. С.25-33.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать