Fotonlar nasıl hareket eder? Bremsstrahlung ve karakteristik X-ışını radyasyonu

Foton kütlesiz bir parçacıktır ve yalnızca boşlukta var olabilir. Ayrıca onun yok elektriksel özellikler yani ücreti sıfıra eşit. Dikkate alınan bağlama bağlı olarak, bir fotonun tanımına ilişkin farklı yorumlar vardır. Klasik (elektrodinamik), onu dairesel polarizasyona sahip bir elektromanyetik dalga olarak temsil eder. Foton aynı zamanda bir parçacığın özelliklerini de sergiler. Bu ikili düşünceye dalga-parçacık ikiliği denir. Diğer tarafta, kuantum elektrodinamiği foton parçacığını, oluşumuna izin veren bir ayar bozonu olarak tanımlar elektromanyetik etkileşim.

Evrendeki tüm parçacıklar arasında foton maksimum sayıya sahiptir. Fotonun dönüşü (içsel mekanik moment) bire eşit. Ayrıca bir foton yalnızca iki kuantum durumunda olabilir; bunlardan biri belirli bir yönde -1'e eşit, diğeri ise +1'e eşit bir spin projeksiyonuna sahiptir. Verilen kuantum özelliği foton klasik temsilinde eninelik olarak yansıtılır elektromanyetik dalga. Bir fotonun geri kalan kütlesi sıfırdır, bu da onun yayılma hızını gösterir. hıza eşit Sveta.

Bir foton parçacığının hiçbir elektriksel özelliği (yük) yoktur ve oldukça kararlıdır, yani foton boşlukta kendiliğinden bozunma yeteneğine sahip değildir. Bu parçacık birçok yerde yayılır fiziksel süreçlerörneğin hareket ederken elektrik şarjı ivmelenmenin yanı sıra bir atomun çekirdeğinin veya atomun kendisinin bir durumdan diğerine enerji sıçramaları ile. Ayrıca ters işlemler sırasında bir foton emilebilir.

Fotonun dalga-parçacık ikiliği

Fotonun doğasında bulunan dalga-parçacık ikiliği, sayısız biçimde kendini gösterir. fiziksel deneyler. Fotonik parçacıklar, engellerin (yarıklar, diyaframlar) boyutu parçacığın boyutuyla karşılaştırılabilir olduğunda, kırınım ve girişim gibi dalga süreçlerine katılır. Bu, özellikle tek fotonların tek bir yarıktan kırınımıyla yapılan deneylerde fark edilir. Ayrıca, fotonun noktasal doğası ve tanecikliliği, boyutları fotonun dalga boyundan çok daha küçük olan nesneler tarafından emilme ve yayılma süreçlerinde kendini gösterir. Ancak diğer yandan fotonun parçacık olarak temsili de tam değildir, çünkü dolanık durumlara dayalı korelasyon deneyleri tarafından çürütülmüştür. temel parçacıklar. Bu nedenle, bir foton parçacığını dalga da dahil olmak üzere düşünmek gelenekseldir.

Konuyla ilgili video

Kaynaklar:

• Foton 1099: araba hakkında her şey

Ana kuantum sayı- bu bir bütün sayı Bu, enerji seviyesindeki bir elektronun durumunun bir tanımıdır. Enerji seviyesi bir settir durağan durumlar Benzer enerji değerlerine sahip bir atomdaki elektron. Ana kuantum sayı Bir elektronun çekirdeğe olan mesafesini belirler ve bu seviyede bulunan elektronların enerjisini karakterize eder.

Durumu karakterize eden sayılar kümesine kuantum sayıları denir. Bir atomdaki bir elektronun dalga fonksiyonu, benzersiz durumu, temel, manyetik, yörünge ve splin olmak üzere dört kuantum sayısıyla belirlenir - temelin hareket anı, şu şekilde ifade edilir: niceliksel değer. Ana kuantum sayı n'ye sahiptir. Eğer ana kuantum sayı artarsa ​​elektronun yörüngesi ve enerjisi de buna göre artar. Nasıl daha az değer n, bunlar daha fazla değer enerji etkileşimi elektron Elektronların toplam enerjisi minimum ise, atomun durumuna uyarılmamış veya toprak denir. Atomun durumu yüksek değer enerjiye heyecanlı denir. En üst seviyede sayı elektronlar N = 2n2 formülüyle belirlenebilir. Bir elektron bir enerji seviyesinden diğerine geçtiğinde ana kuantum olur. sayı.İÇİNDE kuantum teorisi Bir elektronun enerjisinin nicemlendiği, yani yalnızca ayrık, belirli değerler alabileceği ifadesi. Bir atomdaki elektronun durumunu bilmek için elektronun enerjisini, elektronun şeklini ve diğer parametreleri hesaba katmak gerekir. Bölgeden doğal sayılar n'nin 1 ve 2 ve 3'e eşit olabileceği durumlarda, ana kuantum sayı her türlü değeri alabilir. Kuantum teorisinde enerji seviyeleri harflerle gösterilir, n değeri sayılarla gösterilir. Unsurun bulunduğu dönemin numarası, sayıya eşit Bir atomun temel durumundaki enerji seviyeleri. Tüm enerji seviyeleri alt seviyelerden oluşur. Alt seviye şunlardan oluşur: atomik yörüngeler ana kuantum tarafından belirlenen ve karakterize edilen sayı m n, yörünge sayı ml ve kuantum sayı m ml. Her düzeyin alt düzey sayısı n'yi aşmaz. Schrödinger dalga denklemi en uygunudur. elektronik yapı atom.

Kuantum fiziği, 20. yüzyılda bilimin gelişmesinde büyük bir itici güç haline geldi. Klasik mekaniğin bazı problemleri zaten çözülemez gibi görünürken, en küçük parçacıkların etkileşimini kuantum mekaniğini kullanarak tamamen farklı bir şekilde tanımlama girişimi ortaya çıktı. gerçek devrim.

Kuantum fiziğinin ortaya çıkış nedenleri

Fizik – dünyanın işlediği yasaları açıklar. Newtoncu veya klasik, Orta Çağ'da ortaya çıktı ve öncülleri antik çağda görülebiliyordu. Ek ölçüm araçları olmadan insanların algıladığı ölçekte olup biten her şeyi mükemmel bir şekilde açıklıyor. Ancak insanlar mikro ve makro dünyayı incelemeye başladıklarında birçok çelişkiyle karşılaştılar. küçük partiküller maddenin oluştuğu madde ve onu çevreleyen dev galaksiler adam için sevgili Samanyolu. Klasik fiziğin her şeye uygun olmadığı ortaya çıktı. Kuantum fiziği bu şekilde ortaya çıktı - kuantum mekaniği ve kuantum alan sistemlerinin bilimi. Kuantum fiziğini inceleme teknikleri kuantum mekaniği ve kuantum alan teorisidir. Ayrıca fiziğin diğer ilgili alanlarında da kullanılırlar.

Kuantum fiziğinin temel ilkelerinin klasikle karşılaştırılması

Yeni tanışanlar için kuantum fiziği, hükümleri çoğu zaman mantıksız ve hatta saçma görünmektedir. Ancak bunların derinliklerine inerek mantığın izini sürmek çok daha kolaydır. Kuantum fiziğinin temel prensiplerini öğrenmenin en kolay yolu onu klasik fizikle karşılaştırmaktır.

Eğer klasikte, bilim adamları onu nasıl tanımlarsa tanımlasın, doğanın değişmez olduğuna inanılıyorsa, o zaman kuantum fiziği Gözlemlerin sonucu büyük ölçüde hangi ölçüm yönteminin kullanıldığına bağlı olacaktır.

Klasik fiziğin temeli olan Newton'un mekanik yasalarına göre, bir parçacık (veya maddi nokta) zamanın her anında belirli bir konum ve hıza sahiptir. İÇİNDE Kuantum mekaniği Bu yanlış. Uzaklıkların üst üste binmesi ilkesine dayanır. Yani eğer kuantum parçacığı bir ve başka bir durumda olabilir, bu aynı zamanda üçüncü bir durumda da olabileceği anlamına gelir - önceki ikisinin toplamı (buna doğrusal kombinasyon denir). Bu nedenle parçacığın belirli bir anda nerede olacağını tam olarak belirlemek imkansızdır. Sadece onun bir yerlerde olma olasılığını hesaplayabilirsiniz.

Eğer içindeyse klasik fizik bir hareket yörüngesi oluşturabilirsiniz fiziksel beden O halde kuantumda yalnızca zamanla değişecek bir olasılık dağılımı vardır. Üstelik dağılımın maksimumu her zaman klasik mekaniğin belirlediği yerdedir! Bu çok önemlidir, çünkü öncelikle klasik ile klasik arasındaki bağlantının izini sürmeyi sağlar. Kuantum mekaniği ikincisi ise birbirleriyle çelişmediklerini gösteriyor. Klasik fiziğin kuantum fiziğinin özel bir durumu olduğunu söyleyebiliriz.

Klasik fizikte olasılık, araştırmacının bir cismin bazı özelliklerini bilmediği durumlarda ortaya çıkar. Kuantum fiziğinde olasılık esastır ve cehaletin derecesi ne olursa olsun her zaman mevcuttur.

İÇİNDE Klasik mekanik Bir parçacık için herhangi bir enerji ve hız değerine izin verilir, ancak bir kuantum parçacığında yalnızca "kuantize edilmiş" belirli değerlere izin verilir. Arandılar özdeğerler, bunların her biri karşılık gelir net değer. Kuantum, bazı niceliklerin bileşenlere bölünemeyen bir “kısmıdır”.

Kuantum fiziğinin temel ilkelerinden biri Heisenberg Belirsizlik İlkesi'dir. Buradaki önemli nokta, bir parçacığın hem hızını hem de konumunu aynı anda belirlemenin bir yolunun olmamasıdır. Yalnızca tek bir şeyi ölçebilirsiniz. Dahası, cihaz bir parçacığın hızını ne kadar iyi ölçerse, konumu hakkında o kadar az şey bilinecek ve bunun tersi de geçerli olacaktır.

Gerçek şu ki, bir parçacığı ölçmek için ona "bakmanız", yani onun yönüne bir ışık parçacığı - bir foton - göndermeniz gerekir. Araştırmacının hakkında her şeyi bildiği bu foton, ölçülen parçacıkla çarpışacak ve onun özelliklerini değiştirecektir. Bu, hareket eden bir arabanın hızını, bilinen bir hızla ona doğru başka bir araba göndererek ölçmek ve ardından ikinci arabanın değişen hızını ve yörüngesini kullanarak birincisini incelemekle aynıdır. Kuantum fiziği o kadar küçük nesneleri inceliyor ki, fotonlar (ışık parçacıkları) bile onların özelliklerini değiştiriyor.

Foton temel bir parçacıktır, bir kuantum elektromanyetik radyasyondur (yani ayrık olarak), burada Planck sabitidir. Momentum denilen şeyin varlığını fotona bağlarsak. “Göreceli kütle” ilişkisine göre foton için durgun bir kütle yoktur. Foto etkisi, ışığın (ve genel olarak herhangi bir elektromanyetik radyasyonun) etkisi altında bir maddeden elektronların yayılmasıdır. fotoğraf efekti için:

Hν = A dışarı + e k

Nerede A dışarı- Lafta iş fonksiyonu (bir maddeden bir elektronu çıkarmak için gereken minimum enerji), e k yayılan elektronun kinetik enerjisidir (hıza bağlı olarak, göreceli bir parçacığın kinetik enerjisi hesaplanabilir veya hesaplanamaz), ν gelen fotonun enerjili frekansıdır Hν, H- Planck sabiti.

Dış foto etki (fotoelektron emisyonu), elektromanyetik radyasyonun etkisi altındaki bir madde tarafından elektronların emisyonudur. 1) Fotoelektronların maksimum başlangıç ​​hızı, gelen ışığın yoğunluğuna bağlı değildir, yalnızca frekansıyla belirlenir. 2) Fotoelektrik etkinin mümkün olduğu minimum bir frekans vardır (kırmızı kenarlık) 3) Doyma akımı, numuneye gelen ışığın yoğunluğuna bağlıdır 4) Fotoelektrik etki, eylemsizlikten bağımsız bir olgudur. Fotoakımı durdurmak için anoda negatif bir voltaj (kapanma voltajı) uygulanmalıdır. Dahili fotoelektrik etki, ışığın etkisi altında bir maddenin elektronik iletkenliğinde meydana gelen bir değişikliktir. Fotoiletkenlik yarı iletkenlerin karakteristik özelliğidir. Yarıiletkenlerin elektriksel iletkenliği, yük taşıyıcılarının bulunmaması nedeniyle sınırlıdır. Bir foton soğurulduğunda elektron valans bandından iletim bandına geçer. Sonuç olarak, bir çift yük taşıyıcısı oluşur: iletim bandında bir elektron ve değerlik bandında bir delik. Her iki yük taşıyıcısı da yarı iletkene voltaj uygulandığında bir elektrik akımı oluşturur.

İçsel bir yarı iletkende fotoiletkenlik uyarıldığında, foton enerjisinin bant aralığını aşması gerekir. Katkılı bir yarı iletkende, bir fotonun absorpsiyonuna, bant aralığında yer alan ve fotoiletkenliğin artmasına neden olan ışığın dalga boyunun artmasına izin veren bir seviyeden bir geçiş eşlik edebilir. Bu durum kızılötesi radyasyonu tespit etmek için önemlidir. Yüksek fotoiletkenlik için bir koşul aynı zamanda doğrudan aralıklı yarı iletkenlerde gerçekleştirilen yüksek ışık emme katsayısıdır.

16. Hafif basınç.

Hafif basınç Bir cismin yüzeyine çarpan elektromanyetik ışık dalgalarının ürettiği basınçtır. Işığın kuantum teorisi, fotonların momentumlarını maddenin atomlarına veya moleküllerine aktarmasının bir sonucu olarak ışık basıncını açıklar. N adet fotonun, alanı S'ye dik olan tamamen siyah bir cismin yüzeyine her saniye düştüğünü varsayalım: . Her fotonun momentumu vardır. Vücudun yüzeyi tarafından alınan toplam darbe eşittir. Hafif basınç: .- yansıma katsayısı, - hacimsel radyasyon enerjisi yoğunluğu. Klasik teori

17. Bremsstrahlung ve karakteristik X-ışını radyasyonu.

X ışınları, fotonların enerjisi, ultraviyole radyasyon ile gama radyasyonu arasındaki elektromanyetik dalgalar ölçeğinde yer alan, 10 −2 ila 10 3 Å (10 −12 ila 10 −7 m) arasındaki dalga boylarına karşılık gelen elektromanyetik dalgalardır. . Şematik illüstrasyon röntgen tüpü. X - X ışınları, K - katot, A - anot (bazen antikatot olarak da adlandırılır), C - ısı emici, sen H- katot filaman voltajı, sen A- hızlanma voltajı, W girişi - su soğutma girişi, W çıkışı - su soğutma çıkışı. Anodu bombalayan elektronların enerjisi, elektronları atomun iç kabuklarından koparmaya yeterli hale geldiğinde, Bremsstrahlung'un arka planında keskin çizgiler belirir. karakteristik radyasyon. Bu çizgilerin frekansları anot maddesinin yapısına bağlıdır, bu yüzden bunlara karakteristik denir.

Bremsstrahlung, yüklü bir parçacık tarafından bir elektrik alanında saçıldığında (frenlendiğinde) yayılan elektromanyetik radyasyondur. dp/dλ hv, eU enerjisinden büyük olamaz. enerjinin korunumu yasasından En yaygın X-ışını radyasyonu kaynağı, bir elektrik alanıyla kuvvetli bir şekilde hızlandırılan elektronların anodu (W veya Pt gibi ağır metallerden yapılmış bir metal hedef) bombardıman ettiği bir X-ışını tüpüdür. , üzerinde keskin bir yavaşlama yaşanıyor. Bu durumda dalga boyu yaklaşık 10–12–10–8 m olan elektromanyetik dalgalar olan X ışınları üretilir. Dalga doğası X-ışını radyasyonu, § 182'de tartışılan kırınımına ilişkin deneylerle kanıtlanmıştır.

X-ışını radyasyonunun spektral bileşimi üzerine yapılan bir çalışma, spektrumunun karmaşık yapı(Şekil 306) ve hem elektronların enerjisine hem de anot malzemesine bağlıdır. Spektrum, kısa dalga boyları tarafında sürekli spektrumun sınırı olarak adlandırılan belirli bir sınır  min ile sınırlanan sürekli bir spektrumun süperpozisyonudur ve çizgi spektrumu- sürekli bir spektrumun arka planında görünen bireysel çizgilerden oluşan bir koleksiyon.

Araştırmalar, sürekli spektrumun doğasının anot malzemesinden tamamen bağımsız olduğunu, ancak yalnızca anotu bombardıman eden elektronların enerjisi tarafından belirlendiğini göstermiştir. Bu radyasyonun özelliklerine ilişkin ayrıntılı bir çalışma, bunun, hedef atomlarla etkileşimi sırasında yavaşlamalarının bir sonucu olarak anodu bombalayan elektronlar tarafından yayıldığını gösterdi. Bu nedenle sürekli X-ışını spektrumuna bremsstrahlung spektrumu adı verilir. Bu sonuç, klasik radyasyon teorisiyle uyumludur, çünkü hareketli yükler yavaşladığında, sürekli spektrumlu radyasyonun ortaya çıkması gerekir.

Ancak klasik teori, sürekli spektrumun kısa dalga boyu sınırının varlığını ima etmez. Deneylerden, X-ışını bremsstrahlung'una neden olan elektronların kinetik enerjisi ne kadar büyükse,  min. Bu durum ve bizzat sınırın varlığı kuantum teorisiyle açıklanmaktadır. Açıkçası, bir kuantumun sınırlayıcı enerjisi, elektronun tüm kinetik enerjisinin kuantum enerjisine dönüştürüldüğü frenleme durumuna karşılık gelir;

Nerede sen- Bir elektrona verilen enerjiden kaynaklanan potansiyel fark e maksimum,  maksimum - sürekli spektrumun sınırına karşılık gelen frekans. Bu nedenle kesme dalga boyu

İÇİNDE modern yorum Kuantum hipotezi, enerjinin e Bir atomun veya molekülün titreşimleri eşit olabilir H v, 2 H v, 3 Hν, vb., ancak 'nin katları olan ardışık iki tam sayı arasındaki aralıkta enerjili salınımlar yoktur. Bu, yüzyıllardır inanıldığı gibi enerjinin sürekli olmadığı, aksine sürekli olduğu anlamına gelir. nicemlenmiş , yani yalnızca kesin olarak tanımlanmış ayrık kısımlarda bulunur. En küçük kısma denir enerji kuantumu . Kuantum hipotezi aynı zamanda atomik-moleküler düzeyde titreşimlerin herhangi bir genlikte meydana gelmediğini ifade eden bir ifade olarak da formüle edilebilir. Geçerli değerler genlikler titreşim frekansıyla ilgilidir ν .

1905'te Einstein, kuantum hipotezini genelleştiren ve onu temel haline getiren cesur bir fikir ortaya attı. yeni teoriışık (fotoelektrik etkinin kuantum teorisi). Einstein'ın teorisine göre , frekanslı ışıkν Sadece yayılan Planck'ın varsaydığı gibi ama aynı zamanda madde tarafından ayrı kısımlar (kuantum) halinde yayılır ve emilir kimin enerjisi. Bu nedenle ışığın yayılması sürekli olarak düşünülmemelidir. dalga süreci, ancak uzayda lokalize edilmiş, vakumda ışığın yayılma hızında hareket eden ayrı bir ışık kuantumu akışı olarak ( İle). Kuantum Elektromanyetik radyasyon ismi aldım foton .

Daha önce de söylediğimiz gibi, üzerine gelen radyasyonun etkisi altında bir metalin yüzeyinden elektronların yayılması, ışığın elektromanyetik bir dalga olduğu fikrine karşılık gelir, çünkü Elektromanyetik dalganın elektrik alanı metaldeki elektronlara etki eder ve bazılarını devre dışı bırakır. Ancak Einstein, dalga teorisi ile ışığın foton (kuantum parçacık) teorisinin öngördüğü fotoelektrik etkinin ayrıntılarının önemli ölçüde farklı olduğuna dikkat çekti.

Böylece yayılan elektronun enerjisini dalgaya dayalı olarak ölçebiliriz ve foton teorisi. Hangi teorinin tercih edileceği sorusunu yanıtlamak için fotoelektrik etkinin bazı ayrıntılarını ele alalım.

İle başlayalım dalga teorisi ve varsayalım ki plaka aydınlatılıyor tek renkli ışık . ışık dalgası parametrelerle karakterize edilir: yoğunluk ve frekans(veya dalga boyu). Dalga teorisi, bu özellikler değiştiğinde aşağıdaki olayların meydana geleceğini öngörmektedir:

· artan ışık yoğunluğuyla birlikte, dışarı atılan elektronların sayısı ve maksimum enerjileri artmalıdır, çünkü daha yüksek ışık yoğunluğu daha büyük genlik anlamına gelir Elektrik alanı ve daha güçlü bir elektrik alanı, daha yüksek enerjiye sahip elektronları dışarı çeker;

elektronları nakavt etti; Kinetik enerji yalnızca gelen ışığın yoğunluğuna bağlıdır.

Foton (parçacık) teorisi tamamen farklı bir şeyi öngörüyor. Her şeyden önce, tek renkli bir ışındaki tüm fotonların aynı enerjiye (eşit) sahip olduğuna dikkat edelim. H v). Bir ışık ışınının yoğunluğunun arttırılması, ışındaki fotonların sayısının artması anlamına gelir, ancak frekans değişmeden kalırsa enerjileri etkilenmez. Einstein'ın teorisine göre, tek bir foton metalle çarpıştığında bir elektron metalin yüzeyinden kopar. Bu durumda fotonun tüm enerjisi elektrona aktarılır ve fotonun varlığı sona erer. Çünkü elektronlar çekici kuvvetler tarafından metalde tutulur; bir elektronu metal yüzeyinden dışarı çıkarmak için minimum enerji gerekir; A(buna iş fonksiyonu denir ve çoğu metal için birkaç elektron volt mertebesindedir). Gelen ışığın frekansı ν küçükse, fotonun enerjisi ve enerjisi metalin yüzeyinden bir elektronu çıkarmak için yeterli değildir. Eğer öyleyse, elektronlar metalin yüzeyinden dışarı uçar ve Böyle bir süreçte enerji korunur, yani foton enerjisi ( Hν) eşittir kinetik enerji yayılan elektron artı elektronu metalden dışarı vurma işi:

Denklem (2.3.1) denir Einstein'ın dış fotoelektrik etki denklemi.

Bu düşüncelere dayanarak, ışığın fotonik (parçacık) teorisi aşağıdakileri öngörür.

1. Işık yoğunluğundaki bir artış, metal yüzeyinden daha fazla elektronu yok eden gelen fotonların sayısında bir artış anlamına gelir. Ancak fotonun enerjisi aynı olduğundan elektronun maksimum kinetik enerjisi değişmeyecektir ( onaylanmış BEN fotoelektrik etki kanunu).

2. Gelen ışığın frekansı arttıkça elektronların maksimum kinetik enerjisi Einstein'ın formülüne (2.3.1) göre doğrusal olarak artar. ( Onayla II fotoelektrik etki kanunu). Bu bağımlılığın grafiği Şekil 2'de sunulmaktadır. 2.3.

,

Pirinç. 2.3

3. Eğer ν frekansı kritik frekanstan küçükse, o zaman elektronlar yüzeyden dışarı atılmaz (III) kanun).

Böylece parçacık (foton) teorisinin tahminlerinin dalga teorisinin tahminlerinden çok farklı olduğunu ancak üç deneysel teoriyle çok iyi örtüştüğünü görüyoruz. yerleşik yasalar fotoelektrik etki

Einstein'ın denklemi Millikan'ın 1913-1914'te gerçekleştirdiği deneyleriyle doğrulandı. Stoletov'un deneyinden temel farkı metal yüzeyin vakumda temizlenmesidir. Maksimum kinetik enerjinin frekansa bağımlılığı incelendi ve Planck sabiti belirlendi H.

1926'da Rus fizikçiler P.I. Lukirsky ve S.S. Prilezhaev, fotoelektrik etkiyi incelemek için vakumlu küresel kapasitör yöntemini kullandı. Anot, cam küresel bir silindirin gümüş kaplı duvarlarından oluşuyordu ve katot bir toptu ( Rİncelenen metalden ≈ 1,5 cm) kürenin merkezine yerleştirilir. Elektrotların bu şekli, akım-gerilim karakteristiğinin eğimini arttırmayı ve böylece gecikme gerilimini daha doğru bir şekilde belirlemeyi mümkün kıldı (ve sonuç olarak, H). Planck sabitinin değeri H Bu deneylerden elde edilen değerler, diğer yöntemlerle (siyah cisim radyasyonundan ve sürekli X-ışını spektrumunun kısa dalga boyu kenarından) bulunan değerlerle tutarlıdır. Bütün bunlar Einstein'ın denkleminin ve aynı zamanda fotoelektrik etkiyle ilgili kuantum teorisinin doğruluğunun kanıtıdır.

Açıklama için termal radyasyon Planck, ışığın kuantumlar tarafından yayıldığını öne sürdü. Einstein fotoelektrik etkiyi açıklarken ışığın kuantumlar tarafından emildiğini öne sürdü. Einstein ayrıca ışığın kuantum yoluyla yayıldığını da ileri sürdü. porsiyonlar halinde. Işık enerjisinin kuantumuna denir foton . Onlar. yine parçacık (parçacık) kavramına geldik.

Einstein'ın hipotezinin en doğrudan doğrulanması, Bothe'nin tesadüf yöntemini kullanan deneyi ile sağlandı (Şekil 2.4).

Pirinç. 2.4

İnce metal folyo F iki gaz deşarj sayacı arasına yerleştirilir SCH. Folyo zayıf bir ışınla aydınlatıldı röntgen etkisi altında kendisinin bir X-ışını kaynağı haline geldiği (bu fenomene X-ışını floresansı denir). Birincil ışının yoğunluğunun düşük olması nedeniyle folyo tarafından yayılan kuantum sayısı azdı. Quanta tezgaha çarptığında mekanizma tetiklendi ve hareketli kağıt bant üzerine bir işaret yapıldı. Yayılan enerji her yöne eşit olarak dağıtılsaydı, aşağıdaki gibi dalga temsilleri, her iki sayacın aynı anda çalışması gerekiyordu ve bant üzerindeki işaretler birbirinin karşısında olacaktı. Gerçekte, işaretlerin tamamen rastgele bir düzeni vardı. Bu ancak bireysel emisyon eylemlerinde, bir yönde veya başka bir yönde uçan hafif parçacıkların ortaya çıkmasıyla açıklanabilir. Özel ışık parçacıklarının (fotonlar) varlığı deneysel olarak bu şekilde kanıtlandı.

Bir fotonun enerjisi vardır . İçin görülebilir ışık dalga boyu λ = 0,5 µm ve enerji e= 2,2 eV, X-ışınları için λ = µm ve e= 0,5 eV.

Fotonun eylemsiz kütlesi vardır , ilişkiden bulunabilir:

Foton ışık hızında hareket eder C= 3·10 8 m/s. Bu hız değerini göreceli kütle ifadesinde yerine koyalım:

.

Foton, dinlenme kütlesi olmayan bir parçacıktır. Ancak ışık hızıyla hareket ederek var olabilir. .

Enerji ile foton momentumu arasındaki ilişkiyi bulalım.

Momentumun göreli ifadesini biliyoruz:

Ve enerji için:

Fotoelektrik etki, ışığın etkisi altında bir metalin yüzeyinden elektronların yayılmasıdır.

İÇİNDE
1888 G. Hertz, yüksek voltaj altındaki elektrotlara ultraviyole ışınlar uygulandığında, elektrotlar arasında ışınlamanın olmadığı duruma göre daha büyük bir mesafede bir deşarjın meydana geldiğini keşfetti.

Fotoelektrik etki aşağıdaki durumlarda gözlemlenebilir:

1. Bir elektroskoba bağlanan çinko plaka negatif olarak yüklenir ve ultraviyole ışıkla ışınlanır. Hızlı bir şekilde boşalır. Eğer pozitif yüklerseniz plakanın yükü değişmeyecektir.

2
. Pozitif ızgara elektrotundan geçen ultraviyole ışınlar, negatif yüklü çinko plakaya çarpar ve buradan ızgaraya doğru koşan elektronları dışarı atar ve hassas bir galvanometre tarafından kaydedilen bir fotoakım oluşturur.

Fotoelektrik etkinin yasaları

Fotoelektrik etkinin niceliksel yasaları (1888-1889) A.G. Stoletov tarafından oluşturulmuştur. İki elektrotlu bir vakumlu cam balon kullandı.

P
birinci yasa

Silindirdeki akımın, bunlardan birine sabit bir ışık akısı altında elektrotlar arasındaki voltaja bağımlılığını araştırarak, şunu kurdu: fotoelektrik etkinin birinci yasası.

Doygunluk fotoakımı ışık akısı ile orantılıdırenmetalin üzerine düşmek: BEN=ν∙ Φ, nerede ν – maddenin ışığa duyarlılığı olarak adlandırılan orantı katsayısı.

Buradan, 1 saniyede bir maddeden çıkan elektronların sayısı, bu maddeye gelen ışığın yoğunluğuyla orantılıdır.

İkinci Kanun

A.G. Stoletov, aynı kurulumdaki aydınlatma koşullarını değiştirerek fotoelektrik etkinin ikinci yasasını keşfetti: fotoelektronların kinetik enerjisi, gelen ışığın yoğunluğuna değil, frekansına bağlıdır.

e
Pilin pozitif kutbunu ışıklı elektroda bağlarsanız, belirli bir voltajda fotoakım duracaktır. Bu fenomen ışık akısının büyüklüğüne bağlı değildir.

Enerjinin korunumu yasasını kullanma
, Nerede e- şarj; M – elektron kütlesi; v– elektron hızı; sen h - engelleme voltajı, elektrotun ışınlandığı ışınların frekansı artarsa, o zaman belirlenir sen z2 > sen z1, dolayısıyla e k2 > e k1. Buradan, ν 2 > ν 1 .

T
Böylece fotoelektronların kinetik enerjisi ışığın frekansıyla doğrusal olarak artar.

Üçüncü Kanun

Stoletov, cihazdaki fotokatot malzemesini değiştirerek fotoelektrik etkinin üçüncü yasasını oluşturdu: her madde için fotoelektrik etkinin kırmızı bir sınırı vardır, yani. en düşük frekans var ν min , burada fotoelektrik etki hala mümkündür. Şu tarihte: ν <ν min. fotokatot üzerine gelen ışık dalgasının herhangi bir yoğunluğunda fotoelektrik etki meydana gelmeyecektir.

Dördüncü Kanun

Fotoelektrik etki neredeyse eylemsizdir ( T = 10 −9 sn).

Fotoelektrik etki teorisi

M. Planck'ın (1905) fikrini geliştiren A. Einstein, fotoelektrik etki yasalarının kuantum teorisi kullanılarak açıklanabileceğini gösterdi.

Fotoelektrik etki olgusu deneysel olarak kanıtlanmıştır: ışığın aralıklı bir yapısı vardır.

Yayılan Kısım e=hν bireyselliğini korur ve madde tarafından yalnızca tamamen emilir.

Enerjinin korunumu yasasına dayanarak
.

Çünkü
,
,
,
.

Foton ve özellikleri

Foton, elektriksel olarak nötr bir malzeme parçacıktır.

Foton enerjisie=hν veya e=ħω , Çünkü
, ω = 2 πν . Eğer H= 6,63∙10 −34 J∙s, o zaman ħ ≈ 1,55∙10 −34 J∙s.

Görelilik teorisine göre e=mc 2 =hν, buradan
, Nerede M– enerjiye eşdeğer foton kütlesi.

Nabız
, Çünkü C=νλ . Foton darbesi ışık huzmesi boyunca yönlendirilir.

Bir dürtünün varlığı deneysel olarak doğrulanır: hafif bir basıncın varlığı.

Bir fotonun temel özellikleri

1. Elektromanyetik alanın bir parçacığıdır.

2. Işık hızında hareket eder.

3. Yalnızca hareket halinde bulunur.

4. Bir fotonu durdurmak imkansızdır: ya onunla birlikte hareket eder v=İle, veya mevcut değil; bu nedenle fotonun geri kalan kütlesi sıfırdır.

Compton Etkisi (1923)

A .Compton ışığın kuantum teorisini doğruladı. Bir foton ile bir atoma bağlı bir elektron arasındaki etkileşim:

1. Dalga teorisi açısından ışık dalgalarının küçük parçacıklar tarafından saçılması gerekir:

ν ırk = ν Ne yazık ki, bu deneyimlerle doğrulanmadı.

2. Fotoelektrik etki bir fotonun tamamen soğurulmasıdır.

3
. A. Compton, X-ışını saçılımının yasalarını incelerken, X-ışınları maddeden geçtiğinde dalga boyunun arttığını buldu ( λ ) dalga boyuna kıyasla saçılan radyasyon ( λ ) gelen radyasyon. Daha fazla φ enerji kaybı arttıkça frekansta azalma olur ν (arttırmak λ ). Bir X-ışını ışınının ışık hızında uçan fotonlardan oluştuğunu varsayarsak, A. Compton'un deneylerinin sonuçları şu şekilde açıklanabilir: foton frekansı ν enerjisi var e = Hν , yığın
ve dürtü
.

Foton-elektron sistemi için enerjinin ve momentumun korunumu yasaları: Hν +M 0 C 2 = Hν" +mc 2 ,
,Nerede M 0 C 2 – sabit bir elektronun enerjisi; Hν – çarpışmadan önceki foton enerjisi; Hν" – bir fotonla çarpışma sonrasında foton enerjisi;
Ve
– çarpışmadan önce ve sonra foton darbeleri; Mv– bir fotonla çarpışmadan sonra bir elektronun darbeleri.

Enerji ve momentum denklemlerini çözmek, bir fotonun elektronlar tarafından saçılması durumunda dalga boyundaki değişim için bir formül verir:
, Nerede – Compton dalga boyu.

V.V.

FOTOĞRAFLARIN BÜYÜKLÜĞÜ HAKKINDA

Bir fotonun boyutundan bahsetmenin yalnızca foton toroidal (halka) olarak temsil edildiğinde mantıklı olduğu gösterilmiştir. Çöreğin boyutunun nasıl belirleneceği konusunda hiçbir tartışma yapılmadı. Ancak (Eylül-Ekim 2012'de yazar için beklenmeyen bir durum) de Broglie dalgalarının inişinden, örneğin serbest bir elektrondan (ebeveynleri ve taşıyıcıları) ortaya çıkan fotonların enerji açısından iki ila üç kat daha yüksek olduğu ortaya çıktı. uyarılmış bir atomdan (özellikle) hidrojenden elektron emisyonunun bir sonucu olarak spektrumda vurgulanan fotonlardan daha yoğundur. Olması gerektiği gibi mi görünüyor?

Fotonun büyüklüğü nedir sorusunun cevabı hem basittir hem de çok basit değildir. Radyo frekans dalgaları için fotonun büyüklüğünden bahsetmenin anlamsız olduğu gerçeğiyle başlayalım.

Birincisi, elektromanyetik nitelikte bir dalga olarak bir foton ve aynı nitelikteki bir radyo dalgası, yalnızca uzunluklar ve buna bağlı olarak elde ettikleri frekanslar ve enerjiler açısından değil, aynı zamanda fiziksel oluşum mekanizması tarafından belirlenen yapı açısından da birbirinden farklıdır.

Aslında radyo dalgası radyasyonu, bir kıvılcım aralığının iki elektrodu arasında akım boşaldığında meydana gelir (doğrusal yıldırım, elektrotsuz olarak sınıflandırılır). Ve Hertz vibratörünün, kıvılcım aralığının veya osilatörün ekseninden yanlara doğru radyal olarak yayılırlar. Bu tür radyo dalgalarının polarizasyon düzlemlerinin tamamı, "hafızasını" korudukları kıvılcım aralığının ekseninin yönü ile belirlenir.

İkincisi, uzayda yayılarak radyo dalgaları bir tür küresel şekil kazanır. Her ne kadar aslında simit olarak da “doğmuşlar”. (Bütün bunlar, bir balonun şişirildiğinde veya şişirildiğinde şeklinin orijinal halinden nasıl değiştiğine benzer.) Bir balondan farklı olarak, neredeyse küreye dönüşen radyo dalgası çöreklerinin boyutu, ışık hızında büyür. ve sınırsız. Bu nedenle “teorik olarak” düz tek renkli olarak temsil edilirler.

Dalga boyları santimetreden fazla olmayan fotonlara gelince, bunlar her şeyden önce ve sonsuza kadar sabit büyüklükte çörekler, toroidlerdir. Çünkü bir fotonun boyutu onun elektromanyetik dalgasının uzunluğunu ve dolayısıyla frekansını belirler. Ve bir foton, bir elektronun (yüklü parçacık) bıraktığı veya onun bıraktığı bir de Broglie dalgası olduğundan. Ve de Broglie dalgası (DBW) yüklü bir parçacığın hareketinin başlamasıyla doğar. Bu, VDB, deliğinde yüklü bir parçacık, bir elektron - onun ebeveyni ve taşıyıcısı olan bir toroid (çörek) şeklinde oluşturulur. VDB elektronun üzerinde "oturur" ve ona hareket halinde eşlik eder. Ve ancak VDB ile onun ebeveyni ve taşıyıcısı birbirinden ayrıldığında, bunların devamı hem elektronun hem de VDB'nin hareket yönünü miras alan bir foton haline gelir. Böylece, radyo dalgalarının aksine, ne en basit ne de en ustaca icat edilmiş hiçbir osilatörün, hem VDB'nin hem de fotonun ortaya çıkmasında kesinlikle rol oynamadığını görüyoruz. Doğa basit, pragmatik ve rasyonel davrandı: her fotona bir osilatör sağlamadı. Kendisini her VDB'nin ve her fotonun kendi kendine yeterli olduğu gerçeğiyle sınırladı: benzersiz bir dalga boyuna sahipler. Dolayısıyla fotonun kesin boyutu. Bu nedenle osilatörlerle donatılmalarına gerek yoktur. Sonuçta fotonun frekansını bilmesi gereken yalnızca bir kişiydi. Dalga boyu ve frekans ışık hızıyla benzersiz bir şekilde ilişkili olduğundan, bırakın bunu kendisi hesaplasın. Dolayısıyla VDB'ler ile fotonlar ve bunlarla ilgili doğadaki radyo dalgaları arasındaki ikinci ve önemli fark, fotonların ve VDB'lerin osilatörlere ihtiyaç duymamasıdır.

Yakın zamana kadar bu düşünülüyordu ve doğru düşünülüyordu, ancak ortaya çıktığı gibi her durumda değil, Doğa kendisini bununla sınırladı (aşağıya bakın).

Üçüncü. Fotonlar ve VDB'ler yalnızca radyal olarak yayılmakla kalmaz, aynı zamanda evrensel mesafeleri kat ettikleri süre boyunca boyutlarını korurlar. Bunun nedeni, Doğa'nın "cihazlarında" bir sıkma mekanizması olan "çember" etkisi içermesidir. Bu etki fizikçiler tarafından bilinmiyordu ve bu büzülme etkisinin temelinde manyetik akı kuantumu biçimindeki bir tür “çubuk” (dördüncü fark) olduğu gerçeği bilinmiyordu. İçindeki manyetik alan binlerce Tesla'ya ulaşıyor (unutmayın: P.L. Kapitsa, bir patlamanın yardımıyla yaklaşık 50 Tesla'ya ulaşmayı başardı).

Fotonun bir tanecik gibi, bir parçacık gibi görünmesini sağlayan da tam olarak bu özelliklerdir (başkaları da vardır). Böyle bir kuantum manyetik akı ile çörek şeklinde bir elektromanyetik dalga oluşumunun bir parçacıktan başka bir şey olmadığı ortaya çıktı. Ve yine de bu bir parçacık değil, toroidal bir soliton biçiminde bir dalgadır. her zaman bir kuantum manyetik akı içerir ve vektör potansiyelinin birçok yüzey dolaşımıyla çevrelenir (sıkılaştırılır). Bu nedenle hem VDB'nin hem de fotonun hem manyetik hem de elektrik alanları her zaman birbirine diktir ve bu da Maxwell'in elektrodinamiğini doğrular. Bir yanda VDB'ler ve fotonlar, diğer yanda radyo dalgaları arasındaki farklar ,'de daha ayrıntılı olarak gösterilmektedir.

Tüm solitonlar az çok (tsunami) parçacıklara benzer. Heykel yapıldıkları ortam hacimlerinin dışına taşmıyor, korunuyor. Bu da başka bir fark. Yetenekli bir sigara içicisinin, Wood'un kutusundan ya da Etna Yanardağı kraterinden üflediği duman halkalarına bakın.

Geri çekilmek. Ve belki de sadece tsunaminin başlangıç ​​​​yerinden radyal olarak yayılan "gövdesinde", elde edilen suyun kütlesi (hacimi), teorik olarak korunmasına rağmen, bir değişiklikten kaynaklanmaktadır. boyut(2πR, burada R, tsunami oluşumunun kaynağından olan mesafedir) azaldıkça, "çörek" kalınlığı incelir. Aralık 2004'teki tsunami, uzun (100 km'den fazla) doğrusal bir fay tarafından oluşturuldu ve bu nedenle, "kilo vermek" için zamanı olmayan "çörek" in doğrusal kısmının kalınlığını düşürdü ve sonuç olarak hepsi Endonezya'nın yoğun nüfuslu kıyılarına neredeyse orijinal yıkıcı gücüyle saldırıyor. Bir tsunami, neredeyse düz bir "çörek" parçası şeklinde hareket etti ve enerjisini kaybetmedi, kilometrelerce iç kıyıya, karaya yayıldı ve sert ve elastik bir lastik şaft gibi yıkıcı darbeler verdi. çörekin kalınlığı nedeniyle çapını büyük ölçüde korur.

Foton, hız vektörüne düz (dik) hareket eder veya yayılır; toroidin ekseni boyunca. Radyo dalgalarının kıvılcım aralığı ekseninden radyal olduğunu da hatırlatalım. Bir foton, bir enerji kuantumu ve bir kuantum manyetik akı olup, vektör potansiyelinin birçok dolaşımıyla bir halka toroid formuna daraltılır, açıkça oluşturulmuş bir geometriye ve dolayısıyla boyuta sahip korpüsküler bir solenoiddir. Hemen belirtelim ki, toroidal bir fotonun büyüklüğü, çörek gövdesinin iki enine kalınlığı artı elektrondan kalan deliğin çapının toplamıdır. Bir VDB, içinde bir delik ve bir elektron olmadan var olamaz, çünkü ilk başta bir elektron (yüklü parçacık) vardı. Hangi (yük) hareket etmeye başladı veya zaten hareket ediyordu.

A = (mc/e) v (1)

ve daha önce de Broglie adının dalga boyunu elde etmişti,

λ = (s/dk), (2)

elimizde (aşağıdaki formüller vektör simgeleri olmadan yazılmıştır)

λA = (hc/e) (3)

λ = (hc/eA), (4)

ancak , (1)'den kurulur ve mcv = eA = E = hν ilişkisi

λ = hc/(hν), (6)

burada (hν) foton enerjisi kuantumudur. (6)'daki parantezleri açmaya gerek yok: burada hesaplamalar için gerekli olan kriter yatıyor - foton enerjisi kuantumu veya VDB. Sonuçta enerjisi verilen (hν) bir fotonun boyutundan bahsediyoruz. Geriye kalan tek şey saf aritmetiktir. Fotonun ve VDB'nin Z boyutu şuna eşittir:

Z = 4(λ/2π) + delik çapı (6Z)

Birkaç örnek verelim.

Örnek No. 1. De Broglie'nin dalga boyu ve 511000 eV büyüklüğünde bir gama kuantumunun fotonu nedir? Bu tür iki gama kuantumu, bir elektronun ve bir pozitronun sözde yok olması sırasında yayılır. Aslında, iki zıt yük iyonunun gerçek bir rekombinasyonu, atomik ve moleküler iyonların rekombinasyonlarında olduğu gibi, maddi parçacıkların kendilerinin korunmasıyla meydana gelir. Tekil oldukları ve büyüklük ve kütle olarak beş veya daha fazla büyüklükte oldukları için iyonik durumlarını kaybetmezler. Kaybolmaz, korunur.

Şimdi elde ettiğimiz (6) formülünü kullanacağız. Ancak sayısal hesaplamalarla uğraşmamak için, Einstein'a göre, yok olma sırasında elektronun (pozitron) tüm kütlesinin sözde enerjiye, bizim tarafımızdan verilen 0,511 MeV gama kuantumuna "dönüştürüldüğünü" hesaba katalım. yani 0,511 MeV = m e c 2 . Bu sayısal değerin tam olarak sağ tarafını (m e c 2) paydaya (6) koyalım. Aldık Compton elektron dalga boyu

λ e = h/m e c = 2,426 310 58* 10 -10 cm (7)

Ancak bu bir de Broglie dalgasıdır ve dolayısıyla bir fotondur. Ve aynı zamanda boyutları (6Z).

Bir çelişkiye ulaştık. Aslında sözde olanla olduğu biliniyor. yok olma, bir elektron ve bir pozitron çarpışır ve boyutu elektronun klasik yarıçapının iki katı olarak bilinen bir dambıl dipolü (e+e-) oluşturur

Re = e 2 /mc 2 (8)

Bu da bir elektronun ve bir pozitronun çarpışma (rekombinasyon) sırasında yaklaşabileceği ve bu basılı durumda kalabileceği en küçük mesafedir. Birbirlerine yapışmış gibiydiler.

Re = α 2 a o = 2,817 940 92 *10 -13 cm, (9)

burada a 0 =0,529 177 249*10 -8 cm – Bohr yarıçapı, bu çekirdeğe en yakın yörüngenin yarıçapıdır.

(7) ve (9)'un karşılaştırılması, bunların üç büyüklük düzeyinde farklılık gösterdiğini gösterir. Ancak her iki durumda da bir elektron ile bir pozitronun rekombinasyonundan bahsediyoruz.

Sorun ne? Gerçek şu ki, bir çarpışma (yok olma) sırasında bir elektron ve bir pozitron, aslında yayılan, her biri 0,511 MeV'lik iki gama kuantası formunda enerjiye dönüşmez, ancak bir dambıl şeklinde bir dipol oluşturur (e+ e-) mesafe (8) ve (9) ile ayrılmış yüklerle. Ve Dirac denizine "dalar" ve sonsuz "karanlık madde" kafesinin düğüm noktalarından biri haline gelir. Elektron ve pozitronun kütlelerinin enerjiye dönüşmemesi için, bu çift (birbirlerinden “sonsuz” uzaklıkta) (8) ile kanıtlandığı gibi yeterli (tam olarak ihtiyaç duyulan kadar) Coulomb enerjisine sahiptir.

(7)'de ise de Broglie'nin ve gama kuantumuna dönüşen fotonların dalga boyu 0,511 MeV verilmektedir. Dolayısıyla (9) parçacıkların, elektron ve pozitronun boyutu ve bunların VDB'de oluşturup ayrılırken geride bıraktıkları deliğin boyutu, (7) onların de Broglie dalgalarının ve buna bağlı olarak fotonların uzunluğudur.

Bir elektronun bir pozitronla çarpışma anında hızının ne olduğunu merak ediyorum. onlar. sözde yok edilme anında mı? Bilindiği gibi bir foton veya gama kuantumunun momentumu aşağıdaki formülle belirlenir:

M e v = E/c (*)

Enerjiyi biliyoruz: E = 0,511 MeV = m e c 2 (*)'yi yerine koyarsak v = c elde ederiz. V = C olduğunu vurguluyoruz. Elektron ışık hızına ulaştı ve kütlesi hiçbir şekilde artmadı. Ve bu, galaksilerdeki birçok evrensel armatür tarafından tamamen aynı (tam olarak 0,511 MeV) gama kuantasının büyüklüğünde radyasyonla doğrulanır. Hiçbir sapma yok.

Örnek No. 2. Protonun yükünün pozitronun yüküyle aynı olduğu bilinmektedir. Şu düşünce ortaya çıkıyor Compton elektron uzunluğu(ve bu VDB'nin boyutudur), sanki bir hidrojen çekirdeğinin üzerine düşerek yarıçapı (7) olan bir yörünge kazanmış gibi, yörünge elektronunun enerji seviyesine karşılık geliyor gibi görünüyor. Buna n = 0 atayalım.

Artık genel olarak ana şeyin olduğu kabul ediliyor kuantum sayısı n = 1,2.3,4,5 tamsayılarından oluşan bir dizidir. Bu nedenle teorik olarak var olduğunu kastetmedik. Ven = 0. Ve bu çok önemli!!! Hydrano fikrinin destekçileri için.

Ancak hidrojen atomundaki elektron çekirdeğe, protona düşmez ve elektron çekirdek tarafından yakalanmaz. Neden? Evet, çünkü Doğa, hidrojen atomlarının yukarıda tartışılan durumda olduğu gibi "yok olmasına" izin veremezdi. Hidrojen atomları veya daha doğrusu proton çekirdekleri, Doğa'nın Mendeleev'in periyodik sisteminin giderek daha karmaşık elemanlarını inşa ettiği ve inşa ettiği yapı malzemeleri, tuğlalardır. Protonların (p + e-) = n'ye dönüşme hakkı yoktur. Aksi takdirde ne Büyük Patlama, ne Higgs bozonları, ne de başka hiçbir şeyin faydası olmazdı. Evren var olmazdı. Evren böyle bir sonucun imkansızlığı nedeniyle var olmuştur. Görünen o ki, aynı nedenden dolayı spektrologların, hidrojen spektrumunda bizim tanıttığımız n = 1 ile n = 0 aralığındaki çizgileri hiçbir zaman bulamadıkları varsayılmaktadır. Hidrino oluşmaz.

Karanlık madde elektrodinamik işlevlerini ve daha fazlasını yerine getirir. Karanlık maddenin aynı zamanda nükleonlar ve çekirdekler için bir tür yapı malzemesi görevi görmesi de oldukça olası. Evrenin neredeyse yüzde yüzü hidrojen ve helyumdan oluşuyor. Ve her şey kasırgalar halinde dönüyor, yıldız nükleer kazanlarıyla yanıyor, patlıyor, kara delikler tarafından emiliyor ve yeniden doğuyor. Ve hatta hayat bile, nasıl olduğu bilinmez, ortaya çıkar, gelişir, yayılır, yüksek entelektüel yüksekliklere ve zirvelere ulaşır ve böylece korunur. Görünüşe göre ışığın optik aralığı (ve ALLAH dedi ki: IŞIK OLSUN!!!) Rydberg 13,6 eV ile sınırlı.

Örnek No. 3. Hidrojen atomunun ana sabit yörüngesindeki elektronun de Broglie dalgasının enerji kuantumunun değerini belirleyelim; n = 1 için. Bunu yapmak için (4) veya (5) formüllerini kullanırız. Öyle olsun (5)

Bulduğumuz formül (1) olmadan yapamayız. (1)'deki v'yi v = c/137 = αс ile değiştirelim

hν = mc 2 /137 = αmc 2 (10)

Ve (10)'un sağındaki pay 511.000 eV'lik bir enerji kuantumuna karşılık geldiğinden şunu elde ederiz:

hν = (511000 /137)eV (10a)

Bu (bir hesap cetvelinde) yaklaşık 3730 eV olacaktır. Dan beri,

A = (emc/ ћn), (11)

Daha sonra n = 2'de elektronun ve VDB'nin enerji seviyesi yaklaşık 1865 eV'ye düşecektir. Ama sonra bunun saçma olduğu ortaya çıkıyor, tamamen saçma!!!??? Ve tekrarlayacağız. Hidrojen atomunun radyasyon spektrumunda böyle bir enerji yoktur. Hidrojen atomunun tüm spektral aralığı, yani. iyonlaşma enerjisinin tamamı

R∞ = 13,605 6981 eV. (12)

Sorun ne? Bunu frekanslarla karşılaştıralım.

VDB, hem serbestçe hareket eden hem de n = 1'de yörüngede olan bir elektronu terk ettiğinde (bıraktığında) ortaya çıkan fotonların ve de Broglie dalgalarının frekanslarını (enerji kuantumlarına eşdeğer olan) ifade edelim. Bunları aşağıdaki gibi gösterelim: ν λ.

ν λ = (с/λ) = (mce 2 /hћ) = c/2πr (13)

Frekansın elektronun saniyedeki devir sayısına eşit olduğunu görmek kolaydır.

Rydberg frekanslarını ν∞ aynı şekilde temsil edelim

ν ∞ = cR = c(me 2 /4πћ 3 c) = e 2 /4πћr (14)

(13)'ün (14)'e oranı bize bunların temellerinin temelde farklı büyüklükteki enerji cephaneliklerine dayandığını gösteriyor

(ν λ / ν ∞) = 2,137 = 2/α (15)

Şimdi (10a)'yı (15)'e bölelim ve hidrojen atomunun 13,6 eV iyonlaşma enerjisini elde edelim.

Bu konuya kafa yoramıyorum.

Ve yine de ilk sonuç şudur: VDB'nin serbest ve temel durum elektronundan, onun ebeveyninden ve taşıyıcısından (elektron tarafından terk edilmiş veya onu terk etmiş olan VDB) kaybolmasından kaynaklanan hem fotonların hem de VDB'lerin frekansları, prensip olarak hidrojen atomlarının spektral aralığındaki fotonların enerjisinin 2,137 = 2/α katı olan enerji cephaneliğine dayanmaktadır.

Not. İnternette “Foton nedir?” sayfasına bakmak (Fizikçilerin fotonun boyutunun ne olduğu sorusuyla ilgilendiklerini oradan öğrendim) ve bir şekilde F.M. Konarev'in "Niels Bohr'un Yanılgıları" adlı bir makalesine rastladım.

F. Konarev'in bu saçmalıkla 1993 yılında karşılaştığı ortaya çıktı. Ancak daha derine inmedi ve bu nedenle görünüşe göre alt yörüngede bulunan elektronun enerji bağının büyüklüğünü belirleyemedi (n = 1): “Elektronun bağ enerjisi E 1 (çekirdek ile - VM, aşağıya bakın) kaldığı anda bu atomun birinci enerji seviyesinde hidrojen atomunun iyonizasyon enerjisine EJ eşittir, yani E1 = Ej = 13,60 eV. Bir elektron 10,20 eV enerjili bir fotonu soğurup ikinci enerji seviyesine geçtiğinde çekirdeğe bağlanma enerjisi azalır ve 3,40 eV'ye eşit olur. Doğal olarak, bir foton bir elektron tarafından soğurulduğunda enerjileri toplanır ve şunu yazmalıyız: 13,60 + 10,20 = 23,80 (28).”

Ve spektrum 3.40 eV verir. Gördüğümüz gibi o, Konarev, harici bir foton ana enerji seviyesindeki elektronu etkilediğinde mantıksız enerji dengeleriyle baş edemedi ve “öfkelendi”.

Gelin onun bazı teorik hesaplamalarını bir kenara bırakalım ve öfkeli olanı duyalım:

“İnanılmaz bir gerçek. Neredeyse yüz yıl boyunca, bir atomdaki elektronun, tıpkı bir gezegenin güneşin etrafında döndüğü gibi, çekirdeğin etrafında döndüğüne inandık. Ancak hidrojen atomunun spektrumu için formüller kanunu... (ki bu kanunu türetmişti, ancak başlangıç ​​yönleriyle (VM) aynı fikirde olmadığımız için bunları atladık) elektronun yörünge hareketini reddediyor. Bu yasada elektronun yörünge hareketine karşılık gelen bir enerji yoktur, yani elektronun böyle bir hareketi yoktur.”

Bu nedenle F. Kanarev, Niels Bohr'un yanıldığına ve dolayısıyla bilime ve insanlığa zarar verdiğine karar verdi. Görünüşe göre, bu yirmi yıl boyunca (1992'den beri), birçok kişi onun bilim ve dünya görüşündeki belirli başarıların kurucularına yönelik iddialarını okudu. Ve onlar da şaşırdılar. Ve bu satırların yazarı da günahkar bir şekilde bu tuzağa düştü. Ta ki siz ona başka bir şey diyebilecek duruma gelene kadar.

Aslında temel durumdaki bir atoma bir fotonla etki ettiğimizde, aslında bu fotonun enerjisinin birinci temel durumda bulunan elektronun enerjisine eklendiğine inanıyorduk. Ancak bunun böyle olmadığı ortaya çıktı. Bu şu şekilde açıklanabilir: Elektron bu enerji seviyesine spektral bölgedeki enerji manipülasyonları sayesinde ulaşmadı, yalnızca önceden uyarılmış bir hidrojen atomunun spektral radyasyonu sayesinde değil. Oraya, gezegenlerin Güneş'in ve yıldızların inine girmesiyle hemen hemen aynı şekilde ulaşır. Diyelim ki gezegen başlangıçta kinetik enerjisinden bağımsızdı ve Güneş'in çekim alanına düştüğünde kinetik enerjisinin yani gezegenin Güneş'in saldırgan gücünü yenmeye yetmediği ortaya çıktı. Ve belki de aşırı enerjiyle yakalandı. Bu durumda hidrojen atomu için de durum aynıdır. Aşırı kinetik enerji var, ancak kritik olandan iki kat daha düşük.

Ancak öyle de olsa burada bir benzetme var: Bir hidrojen atomu, bir proton çekirdeği ve bir elektrondan, birbirinden bağımsız olarak oluşuyor ve ona eşlik eden bir de Broglie dalgası var. Üstelik bu çift, yani elektron ve onun VDB'si zaten şuna eşit bir kinetik enerjiye sahipti:

α.0.511 MeV = ~3730 eV

Elektronun n=1 yörüngesindeki bu enerji durumuna (seviyesine) temel durum denmesi sebepsiz değildir. Bunlardan en önemlisi, bölgeleri seviyelerle ayıran neredeyse aşılmaz bir sınır görevi görüyor.n = 0,1 seviyeli bölgedenn = 2,3,4,… Bu bölgelerde VDB'lerin ve fotonların oluşum ve varoluş yasaları temelde farklıdır. Hidrojen atomunun spektral bölgesinin dışında, elektronun kinetik enerjisi yasa (11) çarpı e'ye uyar.

EA = (hν) = mc(e 2 / ћn) = mcv, (16)

onlar. Rydberg yasasına göre, temel kuantum sayısıyla ters orantılı olarak ve spektral bölgede (n = 2,3,4,...) azalma, yani. (1/n 2).

Yukarıda, VDB'lerin ve fotonların (birinci bölgede) oluşumunun ve spektrum oluşumunun (ikinci bölgede) oluşumunun fiziksel süreçlerinin gerçekleştiği enerji cephaneliklerinin ne kadar farklı olduğu gösterilmiştir. Doğa, yaşamın ortaya çıkmasına ve refahına yönelik enerji cephaneliğini cansız kısmının enerji cephaneliğinden ayırmış gibi.

Ana bölgedeki VDB'ler ve fotonlar (kısaca böyle diyelim) serbest bir elektronun bir proton tarafından yakalanmasından önce bile bir toroid (halka) şeklinde oluşturulmuşsa, o zaman spektraldeki VDB'lerin ve fotonların şekli hakkında bölge - bu benzetmede ısrar etmek ya da reddetmek için hiçbir neden yok. Sonuçta, enerji açısından 2,137 kat (15) daha az oldukları ortaya çıktı, ancak bu aynı zamanda de Broglie'nin formülüne (2) ve bizimkine (6) göre boyutlarının birçok kez daha büyük olduğu anlamına da geliyor. Bu, spektral aralıktaki fotonların şekillerinin ne olduğundan emin olmadığımız anlamına gelir. Ayrıca bir atomda enerji bölünmesinin ve manyetik akının başlangıç ​​kuantumunun nasıl oluştuğunu da bilmiyoruz. Bu metamorfozların fiziksel mekanizması bizim için bilinmiyor.

KULLANILAN KAYNAKLAR

1. ALENITSIN A.G., BUTIKOV E.I., KONDRATIEV A.S. Kısa fiziksel ve matematiksel referans kitabı, M, “Science”, 1990;

2. Manturov V.V. Kristalin nükleonlardan ve çekirdeklerden asal sayıların dağılımına kadar çözüme M, 2007;

3. Manturov V.V. Nükleer kuvvetler. Çözüm Önerisi, Gençlik Tekniği, 02, 2006;

4.Manturov V.V. Vektör potansiyeli hakkında birkaç söz söyleyelim;