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:
Iсм
= 2ev,
где e – квант
электрического потока (квант количества электричества) 1,602·10–19Кл,
v – частота.
Магнитная
энергия электромагнитного кванта:
Wм =
IсмФ0/2,
где Ф0
– квант магнитного потока (квант количества магнетизма) 2,068·10–15Вб.
Согласно электродинамике, в поперечной электромагнитной волне электрическая
энергия всегда равна магнитной Wэ = Wм, поэтому полная
энергия электромагнитного кванта равна:
W = Wэ
+ Wм = 2Wм = IсмФ0.
Коэффициент
пропорциональности h = 2eФ0 упрощает выражение:
W = IсмФ0
= 2eФ0v = hv.
Зная частоту
изменения магнитного потока индукции, можно найти ЭДС:
U = 2Ф0v.
Эффективная
мощность в электромагнитном возмущении:
P = UIсм
= 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].
Список
литературы
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.