Скачать

Электродинамический расчет фотона

Сергей Алеманов

Иногда ошибочно считается, что электромагнитные кванты – это всегда микрочастицы (фотоны), но это неверно, потому что их длина волны может быть любой. Например, существуют электромагнитные кванты с длиной волны 21см, свойства которых можно исследовать с помощью обычных радиоантенн, т.е. наблюдать у них электрические и магнитные потоки индукции. Таким образом, экспериментально подтверждено, что кванты электромагнитного потока излучения, как и все электромагнитные волны, имеют полевую структуру, т.е. состоят из электрических и магнитных потоков (единица измерения электрического потока – Кулон, магнитного – Вебер).

Фотон – это квант электромагнитного потока излучения, т.е. состоит из кванта электрического потока и кванта магнитного потока. Дискретность энергии электромагнитных потоков излучения (квантов света) – это следствие дискретности энергии электрических и магнитных потоков. В электромагнитной волне энергия электрического потока всегда равна энергии магнитного потока. Зная частоту изменения электрического потока индукции, можно найти ток электрического смещения:

I_см = 2ev,

где e – квант электрического потока (квант количества электричества) 1,602·10^–19Кл, v – частота.

Магнитная энергия электромагнитного кванта:

W_м = I_смФ₀/2,

где Ф₀ – квант магнитного потока (квант количества магнетизма) 2,068·10^–15Вб. Согласно электродинамике, в поперечной электромагнитной волне электрическая энергия всегда равна магнитной W_э = W_м, поэтому полная энергия электромагнитного кванта равна:

W = W_э + W_м = 2W_м = I_смФ₀.

Коэффициент пропорциональности h = 2eФ₀ упрощает выражение:

W = I_смФ₀ = 2eФ₀v = hv.

Зная частоту изменения магнитного потока индукции, можно найти ЭДС:

U = 2Ф₀v.

Эффективная мощность в электромагнитном возмущении:

P = UI_см = 2Ф₀v·2ev = 4eФ₀v².

Протяженность поперечного возмущения равна половине длины волны, так как в поперечном возмущении разноименные области расположены поперечно, а не продольно, что является отличием поперечного возмущения от продольного. Т.е., чтобы найти энергию, надо умножить мощность на время, равное половине периода:

W = PT/2 = 4eФ₀v²/2v = 2eФ₀v = hv.

Соотношение между ЭДС и энергией:

W = 2eФ₀v = eU.

1В=1,6022·10^–19Дж, т.е. равен одному электронвольту. Таким образом, квант электромагнитного потока излучения с ЭДС в один вольт обладает энергией, равной одному электронвольту (1эВ=1,6022·10^–19Дж). Например, в фотоне с длиной электромагнитной волны 0,5·10^–6м:

ток смещения – 1,921·10^–4А;

ЭДС – 2,480В;

мощность – 4,764·10^–4Вт;

электромагнитная энергия – 3,972·10^–19Дж (в электронвольтах W=2Ф₀v=2,480эВ).

Таким образом, в электромагнитных волнах дискретны токи смещения и энергия электрических и магнитных потоков. Для их вычисления достаточно знать частоту электромагнитной волны, величину кванта электрического потока и кванта магнитного потока, либо вместо них использовать коэффициент пропорциональности h=2eФ₀=6,626·10^–34Кл·Вб, представляющий квант электромагнитного потока излучения, его еще называют квантом действия, изменяя размерность с Кл·Вб на Дж·с. То, что электродинамика позволяет рассчитывать дискретные электромагнитные волны – фотоны, не является чем-то необычным, электродинамика и создана для того, чтобы объяснять и рассчитывать электромагнитные процессы. Полевое строение фотона и электродинамический расчет его свойств приведены в (1).

Алеманов С.Б. Природа электромагнитных частиц и полей.

Алеманов С.Б. Электрические вихревые несоленоидальные поля. НиТ, 2002.

Гринчик А. Квантовая модель тяготения. НиТ, 2002.

Эткин В.А. Классические основания квантовой механики. НиТ, 2001.

Носков Н.К. Свет, фотоны, скорость света, эфир и другие «банальности». НиТ, 1999.