Излучение и фотоны

Материал из Alt-Sci
Перейти к: навигация, поиск
Предыдущая глава ( Масса и импульс ) Содержание книги Следующая глава ( Антиматерия )

Определение

Излучая электромагнитное излучение, материальная частица выделяет часть своего вихревого луча, соответственно теряя энергию и импульс. Поскольку вихрь имеет волновую форму (солитон), испускаемые лучи имеют зависимость длины волны от энергии.

Квантование происходит только при квантовых эффектах в атомах. Излучение с любыми сочетаниями мощности и длины волны всегда полностью поглощается материальными частицами, но может быть моментально испущено обратно под действием квантовых эффектов.

Тормозное излучение

Тормозное излучение возникает при уменьшении величины импульса (торможении) частицы в электрическом поле. Эффект является следствием закона сохранения импульса, и не связан с электромагнетизмом. Тормозное излучение является причиной излучения электронных оболочек атомов, и некоторых случаев ядерного излучения. Тормозной луч, появляясь в высокоэнергетическом центре вихря массой \(m\), теряющего импульс \(p\), имеет начальную скорость: \[v=\frac{p}{m}\tag{1}\] Начальная длина волны луча равна \(\lambda_0\) ("Масса и импульс", 2), но удаляясь от центра и достигая скорости света, луч приобретает длину волны, увеличенную до: \[\lambda=\lambda_0\frac{c}{v}=\frac{h}{p}\tag{2}\]

Фотоны

Импульсный тормозной луч, полученный при квантовом эффекте, называют квантом или фотоном. Фотон или квант является абстрактной частицей с импульсом ("Масса и импульс", 8), где виртуальная масса имеет физический смысл энергии фотона или кванта: \[p=\frac{h}{\lambda}=\frac{E}{c}=mc\tag{3}\] \[E=\frac{hc}{\lambda}=h\nu\tag{4}\] Эффект Комптона – механическое взаимодействие фотона с электроном, сопровождаемое изменением длины волны фотона.

Размеры фотона, то есть размеры объема содержащего большую часть энергии, пропорциональны длине волны. Квантовые эффекты наблюдаются на коротких длинах волн, когда фотоны почти не накладываются друг на друга.

Фотоэффект объясняется низкой концентрацией фотонов небольшого размера. Электроны поглощают редкие одиночные фотоны, поэтому их энергия оказывается пропорциональна частоте волны, как у поглощаемых фотонов.

Квантовая теория фотоэффекта, основанная Эйнштейном, нарушается при многофотонной ионизации концентрированным пучком фотонов, то есть при облучении с высокой плотностью энергии, когда электроны быстро накапливают энергию нескольких слабых фотонов, не успевая отдавать ее. Например, в одном эксперименте[1] излучение мощностью порядка 1015 Вт/см2 вызвало ионизацию разреженного газа при длине волны больше, чем необходимо по квантовой теории фотоэффекта.

Прочие виды излучения

Излучение, вызванное механическим взаимодействием эфирных масс внутри самой частицы, имеет широкополосный спектр, и также сопровождается соответствующей потерей энергии и импульса частицы. По закону сохранения импульса, максимум энергии излучается по направлению движения частицы.

Циклотронное или магнитотормозное излучение происходит у заряженных частиц в магнитном поле. Частица в целом двигается с поперечным ускорением, но отдельные эфирные массы двигаются несогласованно, и механически взаимодействуют между собой. Круговая траектория движения создает лучи с частотой оборотов частицы.

Переходное излучение происходит у заряженных частиц при переходе в среду с другой диэлектрической проницаемостью. У нейтральных частиц эффект не проявляется из-за отсутствия электрического поля, вызывающего поляризацию среды. Поскольку частицы являются вращающимися световыми лучами, меняющими свою скорость при переходе из одной среды в другую, на границе двух сред внутри вихря частицы возникает асимметричное распределение скоростей, взаимодействие масс и выделение энергии в виде излучения.

Излучение Вавилова-Черенкова возникает, когда скорость частицы превышает скорость распространения света в среде. Излучение имеет гораздо более узкий спектр, чем переходное, так как скорость резко падает на значительную величину. Излучение направлено вдоль поверхности конуса, вследствие законов сохранения энергии и импульса.

Примечания

  1. Phys. Rev. Lett. 102, 163002 (2009): Extreme Ultraviolet Laser Excites Atomic Giant Resonance

Предыдущая глава ( Масса и импульс ) Содержание книги Следующая глава ( Антиматерия )