Електродинамічний розрахунок фотона
Спочатку коротко про властивості фотона.
Іноді помилково вважається, що електромагнітні кванти - це завжди мікрочастинки (фотони), але це невірно, тому що їх довжина хвилі може бути будь-хто. Наприклад, існують електромагнітні кванти з довжиною хвилі 21 см, властивості яких можна досліджувати за допомогою звичайних радіоантен, тобто спостерігати у них електричні і магнітні потоки індукції. Таким чином, експериментально підтверджено, що кванти електромагнітного потоку випромінювання, як і всі електромагнітні хвилі, мають польову структуру, тобто складаються з електричних і магнітних потоків і, відповідно, на них поширюються всі закони електродинаміки. Тому, як будь-які електромагнітні хвилі, фотони можна повністю розраховувати чисто на основі електродинаміки, використовуючи тільки електромагнітні постійні.
Електричні і магнітні потоки (поля) - це реальні фізичні об'єкти, що представляють одну з форм матерії. Електричний потік - це кількість електрики (кулон), магнітний потік - це кількість магнетизму (вебер). Фотон - це квант електромагнітного потоку випромінювання, тобто складається з кванта електричного потоку і кванта магнітного потоку. Дискретність енергії електромагнітних потоків випромінювання (квантів світла) - це наслідок дискретності енергії електричних і магнітних потоків. У електромагнітної хвилі енергія електричного потоку завжди дорівнює енергії магнітного потоку. Згідно з електродинаміки, що змінюється електричний потік утворює струм зміщення Iсм = dФe / dt, а змінюється магнітний потік створює ЕРС U = dФm / dt, тобто змінюється електромагнітний потік представляє струм зміщення Iсм = dФe / dt з ЕРС U = dФm / dt і потужністю UIсм = dФm · dФe / (dt) 2.
Знаючи частоту зміни електричного потоку індукції (частоту електромагнітного кванта), можна знайти струм електричного зміщення:
Iсм = 2ev,
де e - квант електричного потоку (квант кількості електрики) 1.602 · 10-19 Кл, v - частота. Магнітна енергія електромагнітного кванта:
Wм = IсмФ0 / 2,
де Ф0 - квант магнітного потоку (квант кількості магнетизму) 2.068 · 10-15 Вб. Згідно з електродинаміки, в поперечної електромагнітної хвилі електрична енергія завжди дорівнює магнітної Wе = Wм, тому повна енергія електромагнітного кванта дорівнює:
W = Wе + Wм = 2Wм = IсмФ0.
Коефіцієнт пропорційності h = 2eФ0 спрощує вираз:
W = IсмФ0 = 2eФ0v = hv.
Знаючи частоту зміни магнітного потоку індукції, можна знайти ЕРС:
U = 2Ф0v.
Це максимальний потенційний бар'єр, який може подолати, наприклад, електрон при поглинанні фотона. Про ЕРС фотонів можна судити по падінню напруги на світлодіодах. Наприклад, для світлодіодів з червоним спектром випромінювання 0.7 · 10-6 м воно приблизно дорівнює 1.8 В.
Ефективна потужність електромагнітного обурення:
P = UIсм = 2Ф0v · 2ev = 4eФ0v2.
Протяжність поперечного обурення дорівнює половині довжини хвилі, так як в поперечному обуренні різнойменні області розташовані поперечно, а не поздовжньо, що є відзнакою поперечного обурення від поздовжнього. Тобто, щоб знайти енергію, треба помножити потужність на час, що дорівнює половині періоду:
W = PT / 2 = 4eФ0v2/2v = 2eФ0v = hv.
Співвідношення між ЕРС і енергією:
W = 2eФ0v = eU.
Виходить, 1 В - 1.602 · 10-19 Дж, тобто дорівнює одному Електронвольт. Таким чином, електромагнітний квант з ЕРС в один вольт володіє енергією, що дорівнює одному Електронвольт (1 еВ = 1.602 · 10-19 Дж). Наприклад, в фотоні з довжиною електромагнітної хвилі 0.5 · 10-6 м:
струм зміщення - 1.921 · 10-4 А;
ЕРС - 2.480 В;
потужність - 4.764 · 10-4 Вт;
електромагнітна енергія - 3.972 · 10-19 Дж;
електромагнітна енергія в Електронвольт - 2.480 еВ (We = 2Ф0v);
електромагнітна маса - 4.420 · 10-36 кг (M = ee0mm0W).
Таким чином, в електромагнітних хвилях дискретні струми зміщення і енергія електричних і магнітних потоків. Для їх обчислення досить знати частоту електромагнітного кванта, величину кванта електричного потоку і кванта магнітного потоку, або замість них, суто для спрощення висловлювання, можна використовувати коефіцієнт пропорційності h = 2eФ0 = 6.626 · 10-34 Кл · Вб, що представляє квант електромагнітного потоку, його ще називають квантом дії, змінюючи розмірність з Кл · Вб на Дж / Гц або Дж · с. Те, що електродинаміка через електромагнітні постійні дозволяє розраховувати дискретні електромагнітні хвилі - фотони, не є чимось незвичайним, електродинаміка і створена для того, щоб пояснювати і розраховувати електромагнітні процеси. У тому, що частка фотон має електричний потік такої ж, як, наприклад, у частинки електрон, також немає нічого незвичайного - багато частинок мають такий же елементарний електричний потік. При русі зі швидкістю світла цей елементарний електричний потік являє квант магнітного потоку, так як магнітний потік - це рухомий електричний потік B = m0 [vD]. У тому, що частка фотон має електричний потік, але не має електричного заряду, також немає нічого незвичайного - електричні потоки матеріальні, мають енергією (масою) і, відповідно до електродинаміки, можуть існувати без набоїв. Електричний потік, як і заряд, вимірюється в кулонах і представляє кількість електрики.
Тепер більш докладно про властивості фотона.
«Почнемо з простою механічною аналогії. Якщо вдарити по якому-небудь місцем натягнутого шнура, то від місця удару в протилежних напрямках побіжать два поперечних обурення. »
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.248.
Фотон є дискретною поперечною хвилею (поперечне обурення); його властивості можна представити, розглянувши інші поперечні хвилі, наприклад, одиночний горб, що біжить уздовж по шнуру. Хвильове обурення, поширюючись по шнуру, переносить енергію, імпульс і момент імпульсу. На початку горба шнур, піднімаючись (зміщуючись), і в кінці, опускаючись, утворює момент імпульсу, який орієнтований поперечно напрямку руху. Перенесення моменту кількості руху відображає вихровий характер поперечних збурень. Всі поперечні обурення переносять момент кількості руху, орієнтація якого залежить від типу поляризації. Лінійно поляризовані обурення, що поширюються по натягнутому шнуру, мають поперечну орієнтацію моменту кількості руху, а циркулярно поляризовані - поздовжню.
«... відокремлені хвильові обурення, локалізовані в обмеженій області простору, виявляють властивості дискретних об'єктів (частинок або квазічастинок); ... Вони (солітони - відокремлені обурення) виявляють поведінка, ріднить їх з матеріальними частками: вони локалізовані в кінцевій області; переміщуються без деформації, переносячи енергію та імпульс, момент імпульсу; здатні зберігати свою структуру при взаємодіях (соударениях) з такими ж об'єктами, можуть утворювати зв'язані стани, об'єднуватися в колективи (ансамблі) і т.д. »
Фізична енциклопедія. ХВИЛІ.
Хвилі представляють поширюються різнойменні області обурення, які пов'язані зі змінними (коливальними) потоками зміщення середовища.
Щоб уявити, як влаштований фотон - квант світла, треба проаналізувати електродинамічні процеси, що протікають в електромагнітній хвилі, розглянути польову структуру поперечного обурення, тобто його вихровий електричне поле, потік електричного зміщення, струм зміщення і пр.
«Електромагнітні хвилі - поширюються в просторі обурення електромагнітного поля."
Енциклопедія елементарної фізики. ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХВИЛІ.
Поперечні електромагнітні хвилі - це що поширюються зі швидкістю світла поперечні електричні зміщення поля, які мають змінні струми зміщення - вихрові електричні поля.
«... світло є окремий випадок електромагнітних хвиль. Від усіх інших електромагнітних хвиль світло відрізняється лише кількісно - довжиною хвилі. "
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.18.
Згідно корпускулярно-хвильовому дуалізму, фотони потрібно розглядати не тільки як частки, але і як електромагнітні хвилі. Дискретні електромагнітні потоки випромінювання представляють рухомі електромагнітні кванти.
«... поширення світла потрібно розглядати не як безперервний хвильовий процес, а як потік локалізованих в просторі дискретних світлових квантів, що рухаються зі швидкістю поширення світла у вакуумі. Кванти електромагнітного випромінювання отримали назву фотонів. »
Курс фізики. Т. І. Трофімова. 1998. С.378.
Електромагнітні хвилі представляють вихрові електричні поля, що є дискретними, так як електричні потоки дискретні (квант електричного потоку - елементарний електричний заряд). Рухомий електричний потік має магнітною індукцією B = m0 [vD], тобто будь-яке рухоме електричне обурення поля представляє електромагнітне обурення - електромагнітний потік, що складається з двох потоків - електричного і магнітного. Якщо рух відбувається зі швидкістю світла, то, відповідно до електродинаміки, енергія електричного потоку дорівнює енергії магнітного потоку.
Максвелл ще в 1873 році створив теорію електромагнітного поля і описав електромагнітні хвилі як обурення у вигляді вихрових електричних полів, тому світло не є чимось невідомим. Істотне, що змінилося з часів Максвелла, - була встановлена квантова природа полів, а так як вихровий електричне поле представляє потік усунення поля, його дискретність призводить до дискретності збурень, тобто до дискретності електромагнітних хвиль у вигляді квантів світла - фотонів. Фотон являє дискретне поперечне електричне зміщення поля в один квант заряду, який утворює дві різнойменні області обурення поля. Розглянемо більш детально польову структуру фотона і протікають там електродинамічні процеси з урахуванням квантової природи поля.
Напрямок руху обурення поля (фотона)
На малюнку умовно зображено дискретне поперечне електричне обурення (зміщення) квантового поля. Знаком (+) позначена позитивна область обурення, знаком (-) - негативна. Між різнойменними областями існує електричне зміщення, яке представляє електричний потік величиною в квант кількості електрики. Рух (зміна) електричного потоку завжди пов'язане зі струмом зміщення. Стрілки "/" і "/" вказують напрямок струму електричного зміщення квантів поля (квантів заряду). Спочатку, утворюючи обурення (напруженість), струм електричного зміщення поля тече в одну сторону, в кінці обурення - у зворотний, тобто в результаті зсуву виникає область з надлишком в один квант і область з недоліком - дірка, які, поширюючись як поперечне обурення, представляють вихровий (нестаціонарне) електричне поле. Поперечний обурення, проходячи ділянки поля у вигляді розходяться і потім сходяться різнойменних областей як поперечне протилежний рух зарядів з різними знаками, що здійснюється за період в половину довжини хвилі фотона, утворює в просторі рухається дискретний круговий струм електричного зміщення Iсм = 2ev, де e - квант електричного заряду, v - частота електромагнітної хвилі. Ефективний радіус, по якому тече замкнутий струм зміщення: r = l/2p, де l - довжина хвилі фотона. Треба зауважити, що негативна область обурення створює зворотний напрямок струму, тому струм замкнутий по колу (аналогія зі струмом провідності, де негативно заряджені електрони рухаються в одну сторону, але прийнято вважати, що струм тече в зворотному напрямку). Іноді обурення зручніше представляти як складається з двох різнойменних струмів зміщення - позитивного і негативного. Рухомий круговий струм зміщення для покоїться спостерігача є змінним, так як на початку поширюється обурення він тече в одному напрямку, в кінці - у зворотному.
Рух фотона представляє хвилю де Бройля, тобто рух поперечного обурення поля, згідно з принципом Гюйгенса, супроводжується виникненням вторинних електромагнітних хвиль (відображають поперечну польову структуру фотона), які, интерферируя в навколишньому просторі, гасять один одного, не випромінюючи. Таким чином, рух квантове обурення поля оточене вторинними (парціальними) хвилями, які не можуть випромінюватися, так як в процесі розповсюдження інтерферують між собою, гасячи один одного, тобто фотон являє стійке збуджений стан поля (квантованное хвильове освіта) - стабільну елементарну частинку.
«... фотон, як і будь-яка інша частинка, характеризується енергією, масою та імпульсом. »
Курс фізики. Т. І. Трофімова. 1998. С.381.
«Світло, що випромінюється звичайними джерелами, являє собою набір безлічі плоскополяризоване цугов хвиль, ...»
Довідник з фізики. Б. М. Яворський, А. А. Детлаф. 1996. С.401.
«Хвилі де Бройля - хвилі, пов'язані з будь-якою рухається мікрочастинок, ...»
Фізична енциклопедія. Хвилі де Бройля.
«Згідно з принципом Гюйгенса кожна точка поверхні, якої досягла в даний момент хвиля, є точковим джерелом вторинних хвиль."
Фізика. О. Ф. Кабардин. 1991. С.224.
«При рівномірному русі частинки ці хвилі виявляються когерентними і тому інтерферують між собою."
Хвильові процеси. І. Є. Іродів. 1999. С.241.
Таким чином, фотон - це елементарне електромагнітне обурення, яке разом з вторинними (парціальними) хвилями утворює хвилю де Бройля (хвильовий пакет). Хвиля де Бройля представляє цуг хвиль, що має довжину когерентності, тому інтерференція може виникати навіть при проходженні через щілини одиночних фотонів.
«Розмір lког називається довжиною когерентності або довжиною гармонійного цугу, ... Наприклад, для видимого сонячного світла, що має суцільний спектр частот від 4.1014 до 8.1014 Гц, час когерентності приблизно дорівнює 10-15 с і довжина гармонійного цугу приблизно дорівнює 10-6 м. »
Довідник з фізики. Б. М. Яворський, А. А. Детлаф. 1996. С.362.
«... хвилі де Бройля володіють найважливішою ознакою будь-якої хвилі - здатністю до інтерференції. »
Фундаментальний курс фізики. А. Д. Суханов. 1999. Т.3. С.35.
«Кожен фотон має несподіваним властивістю - здатністю до інтерференції з самим собою."
Фундаментальний курс фізики. А. Д. Суханов. 1999. Т.3. С.25.
Властивості фотона є несподіваними тільки з ідеалістичної точки зору, коли намагаються представити фотон без розгляду його польової структури, заперечуючи матеріальність польових потоків і не визнаючи законів електродинаміки, за якими протікають польові процеси. Наприклад, виходячи з ідеалістичних концепцій, навіть згадка про струм зміщення в дискретної електромагнітної хвилі - фотоні вважається єрессю. Як же без струму зміщення розраховувати електромагнітні хвилі? Тільки завдяки введенню в електродинаміку струму зміщення вдалося представити польові процеси, що протікають в електромагнітних збуреннях, вивести рівняння і тим самим передбачити існування електромагнітних хвиль. Для всіх електромагнітних хвиль (збурень), незалежно від того радіохвилі це чи фотони, ефективний радіус, по якому тече замкнутий електричний струм зміщення, розраховується однаково: r = l/2p, тобто, знаючи ефективний радіус, по якому тече струм зміщення в електромагнітному обуренні, можна знайти його довжину хвилі. Ефективний радіус, по якому тече струм зміщення, можна визначити, наприклад, за допомогою радіоантен, де струм зміщення переходить у ток провідності. Треба зауважити, що електричний струм зміщення в діелектрику і електричний струм зміщення у вакуумі володіють однаковими властивостями і за своєю суттю представляють один струм зміщення, який, наприклад, у вигляді замкнутого струму може текти як в діелектрику, так і у вакуумі, представляючи розповсюджується електромагнітне обурення - вихровий поле. Тобто фізичного вакууму притаманні властивості діелектрика і, завдяки цьому, в ньому можуть розповсюджуватися електромагнітні обурення (хвилі). Вакуум, якого фізичними властивостями, представляє фізичний вакуум, наприклад, в електродинаміки використовується термін "електродинамічний вакуум".
«У електродинамічному вакуумі властивості електричного поля повністю описуються напруженістю електричного поля."
Фізична енциклопедія. ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛІ.
Матеріалістичне уявлення властивостей фотонів не має логічних протиріч і безпосередньо випливає з законів електродинаміки. Тобто, якщо дотримуватися електродинаміки, де вакуум розглядається як діелектрик, то у електромагнітних хвиль природним чином виникає дискретність, так як в будь-якому діелектрику електричні струми зміщення завжди є дискретними (будь-який електричний струм завжди пов'язаний з переміщенням якоїсь кількості електрики, Кл / с). Але прихильники ідеалізму, всупереч логіці, продовжують дотримуватися подвійних стандартів. Наприклад, коли вони розглядають електромагнітні хвилі, то погоджуються, що в просторі течуть електричні струми зміщення, тобто визнають, що вакуум має властивостями діелектрика. Коли ж розглядаються фотони, то тут вони вже не хочуть визнавати наявність струмів зміщення і тим самим заперечують діелектричні властивості вакууму - саме звідси і виникають надумані проблеми з фотонами. Якщо ж не застосовувати подвійних стандартів і дотримуватися матеріалістичних поглядів на природу польових процесів, то насправді в електродинаміки немає ніяких проблем з дискретністю електромагнітних хвиль. Таким чином, небажання при розгляді фотонів визнавати матеріальність полів є основною причиною, по якій прихильники ідеалізму не хочуть розраховувати фотони на основі електродинаміки, тобто чисто заради своїх надуманих принципів, замість повного розрахунку на основі електродинаміки, вони віддають перевагу примітивного розрахунку з використанням коефіцієнта пропорційності постійної Планка.
«У монохроматичному світлі з частотою v всі фотони мають однакову енергію, імпульс і масу.»
Фізика. В. Ф. Дмитрієва. 2001. С.339.
А також вони мають однаковий струм зміщення. Наприклад, в фотоні з довжиною електромагнітної хвилі 0.5 · 10-6 м замкнутий струм зміщення: 1.921 · 10-4 А (Iсм = 2ev). Нелогічно, якщо енергія в електромагнітних хвилях дискретна, а струми зміщення і потоки індукції, в яких і знаходиться вся енергія електромагнітних хвиль, раптом не дискретні.
«... фотон не має маси. Іншими словами, що спочивають фотонів не існує. Цей висновок не повинен викликати подиву. Якщо поширюється світлову хвилю "зупинити", то світло припинить своє існування; ... »
Основи фізики. Б. М. Яворський, А. А. Пінський. 2000. Т.2. С.242.
Фотони не мають енергії (маси) спокою, тобто, якщо фотони "зупинити", то "покояться фотони" не будуть мати енергії (маси). Але хвилі не можуть покоїтися, відповідно, "покояться фотонів" не існує, тому говорити про масу спокою фотонів - це все одно, що говорити, наприклад, про колір електронів, що також не має фізичного сенсу. Якщо частка не може перебувати в стані спокою, то який сенс говорити про її властивості в цьому стані? У стані ж рухи фотон має масу, яка визначається співвідношенням M = ee0mm0W (W = mc2). Електромагнітна маса фотона M = ee0mm02eФ0v, тобто, як і всі електромагнітні хвилі, фотони мають електромагнітної масою. Маса, яка не може спочивати, є релятивістської масою і представляє кінетичну енергію.
«Повна енергія світла - це чисто кінетична енергія, ...»
Фундаментальний курс фізики. А. Д. Суханов. 1996. Т.1. С.121.
Тобто повна енергія електромагнітного потоку випромінювання - це чисто кінетична енергія. Таким чином, кінетична енергія являє електромагнітну хвилю. Потенційна енергія володіє масою спокою, тому вона не може рухатися зі швидкістю світла.
«Зокрема, електричне поле, що створюється системою нерухомих зарядів, є чисто потенційним. Електричне поле випромінювання, у тому числі полі поперечних електромагнітних хвилях, є чисто вихровим. »
Фізична енциклопедія. НАПРУЖЕНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ.
Вихрові потоки електричного зміщення поля є дискретними, що призводить до дискретності електромагнітних хвиль у вигляді електромагнітних квантів. Наприклад, світло складається з електромагнітних квантів - фотонів (квантів світла). Дискретність польових потоків індукції - це властивість квантового поля.
Дискретність властива не тільки електромагнітних хвиль.
«... є фононами - квантами звуку ... »
Фізична енциклопедія. КВАНТОВА РІДИНА.
Квантові властивості середовища виявляються в дискретності хвиль, представляючи корпускулярно-хвильовий дуалізм, тобто окремі кванти звуку, так само як і окремі кванти світла, можуть утворювати дифракцію і інтерференцію. Рух кванта звуку також, згідно з принципом Гюйгенса, супроводжується виникненням вторинних (парціальних) хвиль, які, интерферируя в навколишньому просторі, гасять один одного, не випромінюючи, представляючи рухомий хвильовий пакет парціальних хвиль. Фонони поширюються зі швидкістю звуку, а їх енергія залежить від довжини хвилі, так само як і у фотонів.
«... випромінювана порція електромагнітної енергії зберігає свою індивідуальність - поширюється і поглинається тільки цілком, тобто веде себе подібно частці. »
Фізична енциклопедія. ФІЗИКА.
Іноді помилково вважається, що електромагнітні кванти - це завжди мікрочастинки (фотони), але це невірно, тому що їх довжина хвилі може бути будь-хто. Електромагнітні кванти, навіть при кілометровій довжині хвилі, випромінюються, поширюються і поглинаються порціями і за своїми властивостями відносяться до стабільних елементарних частинок, тобто електромагнітні кванти в залежності від довжини хвилі є мікрочастинками або макрочасток. Наприклад, випущення (або поглинання) атомами водню квантів випромінювання з довжиною електромагнітної хвилі 21 см. Електромагнітні хвилі дискретні незалежно від їх типу - TM або TE (поздовжні або поперечні обурення), так як електричні і магнітні потоки завжди дискретні.
«При зміні орієнтації спина електрона на протилежну відбувається випущення (або поглинання) кванта випромінювання з l = 21.1 см.»
Фізична енциклопедія. Радіолінії ВОДНЮ 21 см.
Електромагнітні кванти з довжиною електромагнітної хвилі 21 см є радіохвилями, які можна приймати за допомогою звичайних радіоантен. Польове будова радіохвиль відомо - це індукційно пов'язані електричні і магнітні потоки, тобто електромагнітні кванти представляють електромагнітні потоки, дискретність яких пояснюється дискретністю електричних і магнітних потоків. З точки зору електродинаміки це єдино правильне пояснення, тому, коли були виявлені дискретні електромагнітні хвилі, логічніше було не займатися постулюванням, а розглянути дискретність електричних і магнітних потоків. Цілком очевидно, що, якщо фотон - це квант електромагнітного потоку випромінювання, то і складатися він повинен з кванта електричного потоку і кванта магнітного потоку.
«Досліди показують, що фотоефект практично безінерційна. При поясненні першого і другого законів зустрілися серйозні труднощі. ... Ці кванти рухаються, не ділячись на частини; вони можуть поглинатися і випускати тільки як ціле. »
Курс фізики. А. А. Детлаф, Б. М. Яворський. 2000. С.492.
Серйозні труднощі при поясненні фотоефекту могли виникати тільки від нерозуміння електродинаміки. Через дискретності польових потоків електричної та магнітної індукції всі електромагнітні хвилі дискретні і можуть поглинатися і випускати тільки порціями. Тобто Нобелівська премія була присуджена як би за незнання електродинаміки - немає необхідності в постулюванні того, що і так прямо випливає з електродинаміки. Постулюванні властивостей фотонів (світлових хвиль) без пояснення електродинаміки польових процесів, що протікають у хвилі (математичний формалізм), надовго загальмувало розвиток теорії дискретних електромагнітних хвиль.
«Єдиний спосіб" пояснення "цих парадоксальних результатів полягає в створенні математичного формалізму, ...»
Квантова фізика. І. Є. Іродів. 2001. С.71.
На сьогодні можна вважати, що всі основні властивості електромагнітних хвиль (світла), як хвильові, так і корпускулярні пояснюються і розраховуються в рамках електродинаміки, тобто відпала необхідність у математичному формалізмі, що цілком природно, оскільки завдання фізики - пояснювати суть фізичних процесів, а не нескінченно захоплюватися красою постулатів і підігнаних формул.
«... якщо в математиці ми аксіоматізіруем, щоб зрозуміти, то у фізиці нам потрібно спочатку зрозуміти, щоб аксіоматізіровать. »
Ю. Вігнер.
Те, що електродинаміка дозволяє розраховувати дискретні електричні струми і дискретні електромагнітні хвилі (фотони), не є чимось незвичайним, електродинаміка і створена для того, щоб пояснювати і розраховувати електромагнітні процеси. Наприклад, жодна з ідеалістичних теорій, побудованих на принципах математичного формалізму, навіть приблизно не дозволяє розраховувати струми зміщення в фотонах - дискретних електромагнітних хвилях.
«Теорія Максвелла не тільки передбачила можливість існування електромагнітних хвиль, але й дозволила встановити всі їх основні властивості, ...»
Електромагнетизм. І. Є. Іродів. 2000. С.294.
«Фарадей припустив, що спостережуване взаємодія електричних зарядів і струмів здійснюється через створювані ними в просторі електричні і магнітні поля, ввівши таким чином самі ці поля як реальні фізичні об'єкти.»
Фізичний енциклопедичний словник. ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ.
Фарадей зробив припущення, що індукційні (силові) лінії реально існують, тобто польові потоки індукції матеріальні, і те, що вони невидимі, абсолютно нічого не означає, наприклад, повітря також невидимий, але це не означає, що він нематеріальний. Максвелл, розвиваючи ідеї Фарадея, припустив, що потоки індукції, представляючи матеріальні освіти, можуть поширюватися самостійно, у вигляді електромагнітних хвиль.
«Термін" магнітне поле "ввів в 1845 англійський фізик М. Фарадей, який вважав, що як електричні, так і магнітні взаємодії здійснюються за допомогою єдиного матеріального поля. Класична теорія електромагнітного поля була створена англійським фізиком Дж.Максвелла (1873), ... »
Фізичний енциклопедичний словник. Магнітне поле.
Таким чином, матеріалістична теорія електромагнітного поля була створена Максвеллом у 1873 році, до цього у фізику панувала ідеалістична концепція безпосередньої дії на відстані, яка не визнає матеріальність поля. Ідеалістична концепція застосовна тільки для статичних полів, спроба внести зміни, інтерпретувавши поле як обмін віртуальними фотонами, нічого не дала, наприклад, вона залишилася також непридатна для вихрових електричних полів, які можуть існувати самостійно, - є поле, але немає джерел для випускання віртуальних фотонів .
«... взаємодія двох електронів є результат обміну між ними віртуальними фотонами. »
Фізичний енциклопедичний словник. КВАНТОВА ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ.
Тобто електричне поле інтерпретується як обмін віртуальними фотонами між зарядженими частинками. Мабуть, прихильники ідеалістичних інтерпретацій просто не знають електродинаміку полів, коли стверджують, що поле завжди пов'язано із зарядами.
«Вихревое електричне поле відрізняється від електростатичного поля тим, що воно не пов'язане з електричними зарядами, ...»
Фізика. О. Ф. Кабардин. 1991. С.189.
Згідно сучасним уявленням, всі поля є квантовими, але прихильники ідеалізму, дотримуючись своїх надуманих інтерпретацій, до цих пір не хочуть визнати, що вихрові електричні поля, як і всі поля, мають квантову природу.
Виникнення вихрових полів пояснюється тільки матеріалістичної теорією електромагнітного поля Максвелла. Все, що було передбачене теорією Максвелла, підтвердилося експериментально, але, на жаль, не було визнано за його життя. Більшість його сучасників були прихильниками ідеалістичної концепції безпосередньої дії на відстані, яка здавалася простою і гарною. Також бажання прихильників ідеалізму зберегти свої позиції у фізиці гальмувало розвиток електродинаміки. Негативне ставлення до електродинаміки Максвелла проявляється і в сучасних ідеалістичних теоріях, де умоглядні подання не засновані на матеріалізмі. Наприклад, якщо авторитетний, але недостатньо знає електродинаміку фізик не зміг з якихось причин розрахувати дискретні електромагнітні хвилі, це ще не означає, що треба скасовувати електродинаміку і переходити на його умоглядні інтерпретації. Давно вже навчилися розглядати електромагнітні хвилі як електричні і магнітні потоки (електромагнітні обурення) і повністю їх розраховувати, але в навчальній літературі для світлових електромагнітних хвиль (фотонів) все ще наводяться логічно непослідовні гіпотези сторічної давності, тобто фотони не представлені з сучасної точки зору як кванти електромагнітних потоків випромінювання (кванти електромагнітних збурень). У навчальній літературі з електродинаміки майже не розглядаються електродинамічні процеси, що протікають в рухомих потоках індукції. Тому більшість тих, хто вивчає електродинаміку навіть не уявляють польове будова електромагнітних хвиль, наприклад, не знають, як у них течуть електричні струми зміщення. У результаті, вивчає радіотехніку часто краще знає польове будова електромагнітних хвиль, ніж фізик, що займається електромагнітними квантами.
«Більш нова точка зору, прийнята в цей час, виходить із уявлення, що взаємодії передаються за допомогою особливого матеріального посередника, званого електромагнітним полем.»
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.1. С.7.
Відповідно до сучасної теорії електромагнітного поля, електричні і магнітні потоки є матеріальними, володіють енергією і масою. Визнання матеріальності польових потоків (теорія блізкодействія) дозволило зрозуміти фізичну сутність електромагнітних процесів, а їх дискретність - пояснити квантовий характер електромагнітних потоків.
«Введення Максвеллом поняття струму зміщення привело його до завершення створеної ним макроскопічної теорії електромагнітного поля, що дозволяє з єдиної точки зору не тільки пояснити електричні та магнітні явища, але й передбачити нові, існування яких було згодом підтверджено.»
Курс фізики. Т. І. Трофімова. 1998. С.251.
Розуміння того, що електродинамічний вакуум має властивостями діелектрика і в ньому можуть текти електричні струми зміщення, призвело до створення теорії електромагнітного поля і передбачення існування електромагнітних хвиль, які представляють поширюються струми зміщення.
«Теорія дії на відстані у вченні про електричних і магнітних явищах панувала приблизно до останньої чверті XIX століття. ... Серед фізиків XIX століття, для яких концепція безпосередньої дії на відстані була неприйнятна, височить майже самотньо фігура геніального Майкла Фарадея (1791 - 1867) ... »
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.1. С.7.
На жаль, серед фізиків співвідношення між прихильниками ідеалістичних і матеріалістичних концепцій часто не на користь останніх, що можна в якійсь мірі пояснити як прояв людської потреби приймати бажане за дійсне.
«Великий Галілей ще чотири століття тому говорив: у питаннях науки думка одного буває дорожче думки тисяч. Іншими словами, більшістю голосів наукові суперечки не вирішуються. »
Про фізику і астрофізики. В. Л. Гінзбург. 1995. С.257.
«Зазвичай нові наукові істини перемагають не так, що їх супротивників переконують і вони визнають свою неправоту, а здебільшого так, що супротивники ці поступово вимирають, а підростаюче покоління засвоює істину відразу.»
М. Планк.
Завжди важко відмовитися від своїх сформованих переконань, навіть якщо цього вимагають експериментальні факти. Наприклад, прихильники ідеалізму прагнуть представити світ у такому вигляді, в якому вони його бажають бачити, що часто не відображає об'єктивної реальності, тобто має місце перевага бажання (віри) над реальністю - прояв людського фактора (не завжди вдається подолати в собі ідеалістичні комплекси - віра сильніша розуму).
Проникнення в науку в будь-якому вигляді ідеалістичних поглядів і концепцій завжди негативно позначається на її розвитку, тим більше, коли вони стають загальновизнаними, тобто різні метафізичні концепції та інтерпретації з матеріалістичної точки зору неприйнятні, оскільки не відображають реальних фізичних процесів, навіть якщо вони підтримуються деякими представниками офіційної науки. Наприклад, антинаукова концепція безпосередньої дії на відстані, не даючи розвиватися матеріалістичної теорії електромагнітного поля, затримала відкриття електромагнітних хвиль, тим самим загальмувавши розвиток технічного прогресу. Тобто в науці прихильники ідеалізму, самі не розуміючи того, в певній мірі гальмують її розвиток. На жаль, в деяких галузях фізики до цих пір існують загальновизнані уявлення, засновані на ідеалістичному світогляді. Наприклад, відповідно до теорії блізкодействія, електричні поля - це електричні потоки, магнітні поля - це магнітні потоки, спроба інтерпретувати польові потоки як обмін віртуальними фотонами між частинками є проявом ідеалізму, так як польові потоки індукції - це матеріальні утворення, які мають енергією і масою, які можуть існувати самостійно, незалежно від частинок, як вихрових полів. Електродинаміка польових процесів за своєю суттю - це електродинаміка фізичного вакууму, тому вона відноситься до напівзакритої галузі фізики, так як матеріальність вакууму суперечить принципам, закладеним в деяких загальновизнаних ідеалістичних теоріях, тобто для прихильників ідеалізму подальший розвиток даної галузі електродинаміки є небажаним. На практиці ж, де немає ідеалістичних забобонів, наприклад, в радіотехніці доводиться детально розглядати польову структуру електромагнітних хвиль і електродинаміку польових процесів, але, на жаль, прихильники ідеалізму, дотримуючись своїх умоглядних концепцій і не бажаючи помічати реальності, всупереч всім експериментальним фактам до цих пір намагаються заперечувати матеріальність і дискретність польових потоків, які представляють електромагнітні хвилі. Наприклад, відповідно до ідеалістичних поглядів, вважається, що фотони не мають структури, їх неможливо уявити, так як це вище можливостей нашої уяви - такі погляди насправді ні на чому не засновані і не відповідають дійсності. Електродинаміка дозволяє розглянути польову структуру будь-яких електромагнітних хвиль, тобто можна представити електричні і магнітні потоки у хвилі, струми зміщення і розрахувати їх. Фотони - це ті ж самі електромагнітні хвилі (обурення), тільки дискретні, і на основі електродинаміки їх можна розрахувати, наприклад, знаючи довжину хвилі, можна обчислити величину струму зміщення або енергію (енергію польових потоків). При цьому розраховувати окремі фотони значно простіше, ніж безліч одночасно поширюються електромагнітних хвиль.
«... не проявляють внутрішньої структури, на сьогоднішній день можна вважати лише фотони ... »
Фізика. В. Ф. Дмитрієва. 2001. С.409.
Фотони (кванти електромагнітного потоку випромінювання) - це поперечні електромагнітні хвилі, і як всі електромагнітні хвилі, вони мають польову електромагнітну структуру. Тобто складаються з електричних і магнітних потоків і електричних струмів зміщення. Всі електромагнітні процеси, що протікають в фотони, можна уявити і розрахувати на основі електродинаміки, але з цим ніяк не хочуть погоджуватися прихильники ідеалізму - то починають стверджувати, що фотони не мають структури, то у них проблеми з уявою - агностицизм.
«Яким чином фотон-частинка може мати хвильові властивості? Уявити собі такий об'єкт, який поєднував би несумісне, - це вище можливостей нашого (класичного) уяви. "
Квантова фізика. І. Є. Іродів. 2001. С.24.
Точніше - це вище можливостей ідеалістичного уяви. Щоб не виникало дивних проблем з уявою при розгляді дискретних електромагнітних хвиль (фотонів), треба просто дотримуватися матеріалістичної форми мислення.
«Пізнання світу є процес нескінченний.»
Фізика. В. Ф. Дмитрієва. 2001. С.410.
Наука постійно стикається з незрозумілими на перший погляд явищами і можна навести безліч прикладів з історії, але це ніяк не пов'язано з можливостями нашої уяви, так як з матеріалістичної точки зору все це треба розглядати як поточні труднощі, що виникають на даному етапі пізнання світу.
Прихильники ідеалізму, бажаючи загальмувати розвиток електродинаміки і тим самим зберегти свої позиції у фізиці, поширюють (нав'язують) помилкова думка, що не можна розраховувати фотони на основі електродинаміки, так як вони не мають структури і уявити собі такий об'єкт неможливо через проблеми з уявою. З тих пір, як з'явилася електродинаміка (перемогла теорія блізкодействія), прихильники ідеалізму ніяк не можуть заспокоїтися, періодично роблячи спроби поширити на неї свої ідеалістичні інтерпретації, тобто, хоч і перемогла теорія блізкодействія, але у фізиці прихильники ідеалізму як були, так і залишилися, продовжуючи негативно впливати на її розвиток. Насправді ж в електродинаміки немає труднощів з електромагнітними хвилями - вони природним чином є дискретними. Також немає ніяких надуманих проблем з уявою - будь-яке обурення поля можна представити і для цього в електродинаміці існує графічне зображення потоків індукції. Наприклад, частинки фотони складаються з вихрових електричних і магнітних полів, а будь-яке векторне поле завжди можна представити у вигляді індукційних ліній. Фізика, мабуть, єдина наука, де ще мають місце ідеалістичні забобони, з якими доводиться боротися.
«Великі відкриття в галузі фізики (наприклад, ... корпускулярно-хвильовий дуалізм і взаімопревращаемость двох форм матерії - речовини і поля, ... і ін) завжди були пов'язані з боротьбою матеріалізму та ідеалізму.»
Курс фізики. А. А. Детлаф, Б. М. Яворський. 2000. С.4.
«Введення струму зміщення в рівняння дозволило Максвеллу передбачити існування електромагнітних хвиль, ...»
Фізична енциклопедія. ЗСУВУ ТОК.
Введення струму зміщення дозволило Максвеллу повністю представити польову структуру електромагнітних збурень, вивести рівняння і тим самим передбачити існування електромагнітних хвиль. Аналогічна ситуація й з електромагнітними квантами. На жаль, у фізичній літературі, розглядаючи кванти електромагнітного потоку випромінювання, навіть не згадують про струм зміщення, тобто ніби забувають про їх електромагнітної природі і про те, що без таких понять, як електричний потік, магнітний потік і струм зміщення просто не можна обійтися при розгляді будь-яких електромагнітних збурень.
«Інакше кажучи, виникає струм зміщення, який також буде порушувати магнітне поле, паралельне осі Y. ... Це і є електромагнітні хвилі, або електромагнітні обурення. »
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.15.
Тобто в електромагнітній хвилі вихровий електричне поле (вихровий потік електричного зміщення) представляє струм зміщення, який утворює магнітне поле.
«Електромагнітну індукцію Максвелл інтерпретував як процес породження змінним магнітним полем вихрового електричного поля. Слідом за цим він передбачив зворотний ефект - породження магнітного поля змінним електричним полем ("струмом зміщення"). »
Фізична енциклопедія. ФІЗИКА.
«... осями "вихорів" магнітного поля у вакуумі служать лінії щільності "електричного струму зміщення". "
Фундаментальний курс фізики. А. Д. Суханов. 1998. Т.2. С.274.
Так як кількість електрики (Кл) дискретно, то, відповідно, всі електричні струми (Кл / с) дискретні - струми провідності, струми поляризації і струми зміщення. При цьому повний струм завжди є замкнутим. Електричні струми можуть взаімопревращается, наприклад, в антені струми провідності можуть перейти в замкнуті електричні струми зміщення, які, поширюючись у просторі, можуть знову в антені перейти в струми провідності.
Приклади розрахунків струмів зміщення наведені в підручниках.
«Приклад. У вакуумі поширюється плоска гармонійна лінійно поляризована електромагнітна хвиля ... Знайти амплітудне значення щільності струму зміщення в цій хвилі. "
Хвильові процеси. І. Є. Іродів. 1999. С.45.
Струм зміщення Iсм = dФe / dt, де Фe - змінний (вихровий) електричний потік. Дискретність електричних струмів зміщення поперечних електромагнітних хвилях (у вихрових потоках електричного зміщення поля) Iсм = 2ev, де e - квант електричного потоку (заряду), v - частота. Ефективний радіус, по якому тече замкнутий струм зміщення: r = l/2p, де l - довжина хвилі. Електродинаміка дозволяє розраховувати дискретні електромагнітні хвилі - фотони без використання коефіцієнта пропорційності постійної Планка, використовуючи тільки електромагнітні постійні, при цьому розрахунок виходить більш повним. Тобто електродинаміка дозволяє провести повний розрахунок електродинамічний фотона, а не тільки примітивний розрахунок його енергії за допомогою постійної Планка.
«... постійної Планка називається коефіцієнт пропорційності ... »
Квантова фізика. І. Є. Іродів. 2001. С.11.
«Електромагнітні постійні. Елементарний заряд e ... Квант магнітного потоку Ф0 ... »
Фізичні величини (довідник). 1991. С.1234
У теоретичній фізиці бажано не користуватися коефіцієнтами пропорційності, оскільки втрачається фізична суть висловів та формули набувають неприродний вигляд. Навіщо вводити зайві сутності, якщо можна обійтися без них, тобто без кванта електричного заряду (потоку) і кванта магнітного потоку обійтися не можна, так як це електромагнітні постійні, а їх добуток 2eФ0 = 6.626 · 10-34 Кл · Вб, представляючи коефіцієнт пропорційності (постійна Планка), є зайвою сутністю. Наприклад, якщо йти таким шляхом, то, помноживши величину кванта заряду на швидкість світла, можна отримати ще один коефіцієнт пропорційності (ще одну зайву сутність) і т.д. Таким чином, існування постійної Планка суперечить принципу Оккама, звідси і виникають штучні труднощі.
«Не слід без необхідності множити сутності.»
У. Оккам.
«Фундаментальні фізичні сталі. Заряд електрона. Квант магнітного потоку. »
Фізичний енциклопедичний словник.
Тобто немає ніякої необхідності в штучної заміни фундаментальних електромагнітних постійних різними фундаментальними коефіцієнтами пропорційності. Від цього фізика стає тільки більш заплутаною і виникає необхідність у різних дивних теоріях і інтерпретаціях. У підсумку це проявляється як відхід від об'єктивної реальності, наприклад, у навчальній літературі майже не згадується, що постійна Планка - це всього лише твір електромагнітних постійних h = 2eФ0, а його фізична розмірність Кл · Вб. Електромагнітна хвиля складається з електричного потоку, що вимірюється в кулонах, і магнітного потоку, що вимірюється в веберах, і якщо замість зайвої сутності - постійної Планка використовувати звичайні електромагнітні постійні, то формули набувають нормальний електродинамічний вигляд, що ще раз підтверджує правильність принципу Оккама.
«Знаючи постійну Планка, можна знайти кванти енергії для коливань з різними частотами.»
Фізика. В. Ф. Дмитрієва. 2001. С.338.
В результаті у вивчають складається хибне уявлення, що кванти електромагнітного потоку випромінювання є дискретними не через дискретності електричних і магнітних потоків, з яких вони насправді і складаються, а з-за якогось незрозумілого коефіцієнта пропорційності. У фізиці бажано називати речі своїми іменами, тобто, якщо фотон являє квант електромагнітного потоку випромінювання, то і в формулі, природно, повинні стояти квант електричного потоку і квант магнітного потоку W = 2eФ0v, а не їх твір у вигляді коефіцієнта пропорційності - постійної Планка W = hv. Виходить два варіанти - або в розрахунках використовувати коефіцієнт пропорційності, не розуміючи його фізичної суті, або просто розраховувати дискретні електромагнітні хвилі - фотони на основі електродинаміки, виходячи з матеріальності і дискретності електричних і магнітних потоків. Енергія будь електромагнітної хвилі - це сума енергій електричного і магнітного потоків, при цьому електрична енергія завжди дорівнює магнітною. Також і в будь-дискретної електромагнітної хвилі енергія електричного потоку дорівнює енергії магнітного потоку Wе = Wм = eФ0v, тобто електромагнітна енергія W = Wе + Wм = 2eФ0v (у Електронвольт W = 2Ф0v). На жаль, у навчальній літературі завжди наводиться тільки один варіант розрахунку енергії фотонів з використанням коефіцієнта пропорційності - постійної Планка, а про розрахунок на основі електродинаміки навіть не згадується, як ніби фотони - це не електромагнітні хвилі. Наприклад, існують електромагнітні кванти з довжиною хвилі 21 см, властивості яких можна досліджувати за допомогою звичайних радіоантен, тобто спостерігати у них електричні і магнітні потоки індукції. Таким чином, експериментально підтверджено, що кванти електромагнітного потоку випромінювання, як і всі електромагнітні хвилі, мають польову структуру, тобто складаються з електричних і магнітних потоків, а метафізичне твердження, нібито електромагнітні кванти не мають структури - це просто ідеалістичний вигадка. Всі кванти електромагнітного потоку випромінювання мають польову структуру і відрізняються тільки кількісно - довжиною хвилі, тобто відрізняються величиною струму зміщення та енергією електричних і магнітних потоків. Самі ж електричні і магнітні потоки у всіх електромагнітних квантів однакові і рівні кванту електричного і магнітного потоків.
Згідно Максвеллу, струми зміщення можуть текти в електродинамічному вакуумі самостійно (без струмів провідності), при цьому вони завжди є замкнутими, наприклад, представляючи вихрові електричні поля. Введення електричного струму зміщення в рівняння дозволило Максвеллу передбачити існування електромагнітних хвиль, але в той час важко було передбачити квантову природу полів і дискретність струмів, призводять до одного з наслідків - дискретності електромагнітних хвиль.
«... в рівняннях не враховується ні дискретна структура електричних зарядів і струмів, ні квантовий характер самих полів. "
Фізична енциклопедія. МАКСВЕЛЛА РІВНЯННЯ.
Не можна докоряти Максвелла в тому, що, розглядаючи електродинамічні процеси, він не враховував квантовий характер зарядів і полів, і тим самим не передбачав дискретність електричних струмів та електромагнітних хвиль (жив у XIX столітті). Виходячи з сучасних уявлень, при розрахунках у електродинаміки необхідно враховувати дискретність електричних зарядів, струмів і квантовий характер самих полів (потоків, збурень). Векторні поля, відповідно до електродинаміки, - це потоки індукції, тобто квантовий характер полів - це квантовий (дискретний) характер електричних і магнітних потоків індукції.
Електродинаміка Максвелла, що враховує квантову природу полів і дискретність струмів, є квантової, і вона стала квантової (незалежно від її назви) з того моменту, коли було встановлено, що заряди мають квантову природу (1897). У такій квантової електродинаміки Максвелла (КЕДМ) квантами поля є елементарні електричні заряди (кванти заряду), а не фотони (кванти світла), як в КЕД, що дозволяє розраховувати дискретні електромагнітні хвилі. При цьому фотони представлені природним чином як дискретні вихрові потоки електричного зміщення поля, які, відповідно до B = m0 [vD], також володіють магнітною індукцією, тобто представляють дискретні електромагнітні потоки. Таким чином, згідно КЕДМ, фотон являє елементарний електромагнітний потік, що складається з кванта електричного потоку і кванта магнітного потоку.
Якщо в рівняннях враховувати квантовий характер полів і дискретну структуру струмів зміщення, то в розрахунках електромагнітних хвиль з'являється дискретність, що відповідає принципу корпускулярно-хвильового дуалізму. Квант електромагнітного потоку випромінювання складається з кванта електричного потоку і кванта магнітного потоку, тобто енергія електромагнітного кванта складається з енергії кванта електричного потоку та енергії кванта магнітного потоку.
«... щільність енергії електромагнітного поля складається з густин енергії електричного і магнітного полів. "
Фізика. В. Ф. Дмитрієва. 2001. С.258.
«... в біжучому плоскої електромагнітної хвилі електрична енергія в будь-який момент дорівнює магнітною. »
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.18.
Найменша поперечне обурення (дискретна хвиля) складається з двох різнойменних областей обурення в один квант заряду, між якими існує елементарний електричний потік величиною в один квант потоку, тобто струм електричного зміщення поля:
Iсм = 2ev,
де e - квант електричного потоку (квант кількості електрики), v - частота. Знаючи силу струму, можна знайти магнітну енергію електромагнітного кванта:
Wм = IсмФ0 / 2,
де Ф0 - квант магнітного потоку (квант кількості магнетизму). Згідно з електродинаміки, в поперечної електромагнітної хвилі електрична енергія завжди дорівнює магнітної Wе = Wм, тому повна енергія електромагнітного кванта дорівнює:
W = Wе + Wм = 2Wм = IсмФ0.
Коефіцієнт пропорційності h = 2eФ0 спрощує вираз:
W = IсмФ0 = 2eФ0v = hv.
Знаючи частоту зміни магнітного потоку, можна знайти ЕРС:
U = 2Ф0v.
Ефективна потужність електромагнітного обурення:
P = UIсм = 2Ф0v · 2ev = 4eФ0v2.
Протяжність поперечного обурення дорівнює половині довжини хвилі, так як в поперечному обуренні різнойменні області розташовані поперечно, а не поздовжньо, що є відзнакою поперечного обурення від поздовжнього. Тобто, щоб знайти енергію, треба помножити потужність на час, що дорівнює половині періоду:
W = PT / 2 = 4eФ0v2/2v = 2eФ0v = hv.
Співвідношення між замкнутим струмом зміщення і масою:
Mc2 = W = IсмФ0, M = e0m0IсмФ0,
де e0 - електрична стала, m0 - магнітна стала. Виходить, 1 А - 2.301 · 10-32 кг. Співвідношення між ЕРС і енергією:
W = 2eФ0v = eU.
Виходить, 1 В - 1.602 · 10-19 Дж, тобто дорівнює одному Електронвольт. Таким чином, електромагнітний квант з ЕРС в один вольт володіє енергією, що дорівнює одному Електронвольт.
«1 еВ = 1.60219 · 10-19 Дж»
Фізична енциклопедія. Електронвольт.
Таким чином, в електромагнітних хвилях дискретні струми зміщення і енергія електричних і магнітних потоків. Для їх обчислення досить знати частоту електромагнітної хвилі, величину кванта електричного потоку і кванта магнітного потоку, або замість них, суто для спрощення висловлювання, можна використовувати коефіцієнт пропорційності h = 2eФ0 = 6.626 · 10-34 Кл · Вб, що представляє квант електромагнітного потоку.
«E = hv. Коефіцієнт пропорційності h в цьому виразі називається постійна Планка. »
Фізика. О. Ф. Кабардин. 1991. С.299.
Але для елементарних частинок, де одиницею виміру є електронвольт, коефіцієнт пропорційності тільки ускладнює вираз W = hv / e, тобто більш раціональною є природна формула W = 2Ф0v, без коефіцієнта пропорційності. Ця формула як би підкреслює, що в фотоні магнітний потік дорівнює кванту магнітного потоку, де магнітна енергія дорівнює W = Ф0v.
«Існування кванта магнітного потоку відображає квантову природу явищ магнетизму.»
Фізичний енциклопедичний словник. КВАНТ МАГНІТНОГО ПОТОКУ.
«... на рис. 227 показана моментальна "фотографія" плоскої електромагнітної хвилі ... »
Курс фізики. Т. І. Трофімова. 1998. С.299.
На жаль, у навчальній літературі - у вигляді моментальної "фотографії" - можна зустріти тільки ідеалістичне уявлення електромагнітної хвилі, що насправді не має нічого спільного з її реальним польовим будовою. На таких малюнках все індукційні лінії починаються на осі X, що суперечить електродинаміці, а лінії електричних струмів зміщення взагалі відсутні, тобто ніби забувають, що введення струму зміщення дозволило Максвеллу представити польову структуру електромагнітних збурень, вивести рівняння і тим самим передбачити існування електромагнітних хвиль. Треба зауважити, іноді помилково вважається, що в лінійних електромагнітних хвилях електричні потоки замкнуті, насправді замкнуті лінії струму зміщення, а електричне поле є вихровим, але не соленоїдальних, оскільки лінії електричної індукції спрямовані між різнойменними областями обурення, тобто електричний потік існує між різнойменними областями поширюється обурення - ні кругового (замкнутого) потоку електричної індукції. Рухомий електричний потік - це змінюється (нестаціонарне) електричне поле, що представляє струм зміщення Iсм = dФe / dt. Для наочності можна розглянути рух двох поперечно орієнтованих різнойменних зарядів. Таке розповсюджується поперечне електричне обурення поля створює рухомий поперечний електричний потік, який представляє вихровий (нестаціонарне) електричне поле, тобто струм зміщення і, відповідно, магнітний потік. Тут, як і в поперечному електромагнітному обуренні, існує електричний потік між двома різнойменними зарядами. При цьому струм зміщення виникає без кругового потоку електричної індукції. Також вектори електричної та магнітної індукції взаємно перпендикулярні, а їх фази збігаються. Таке рухається електромагнітне обурення, хоча й утворює вторинні хвилі, але не створює випромінювання, так як всі виникаючі електромагнітні хвилі, интерферируя в навколишньому просторі, гасять один одного, не випромінюючи.
«... кожна точка середовища, до якої доходить світлове збудження, є, у свою чергу, центром вторинних хвиль. "
Фізика. В. Ф. Дмитрієва. 2001. С.283.
Точніше, кожна точка польовий середовища, до якої доходить електромагнітне обурення, є центром вторинних хвиль, але при цьому випромінювання може не виникати, якщо всі вторинні хвилі, интерферируя між собою, повністю гасять один одного.
Те, що електричний потік в лінійних електромагнітних хвилях не є соленоїдальних (замкнутим), - це експериментальний факт: у поздовжньому напрямку електрична індукція поля відсутня, тобто немає колового електричного потоку, електрична індукція поля завжди поперечна, представляючи поперечне електричне обурення поля (поперечне електричне зміщення поля).
«... на ділянках bc і ad напрямки напруженості поля і переміщення при обході контуру взаємно перпендикулярні ... »
Основи фізики. Л. А. Грибов, Н. І. Прокоф 'єв. 1995. С.319.
Тобто лінійна електромагнітна хвиля на поздовжніх ділянках контуру bc і ad не створює електричної напруженості поля - електрична індукція завжди поперечна. Якби лінії електричної індукції були замкнуті по колу, то обов'язково була б поздовжня складова напруженості поля.
«Змінюється магнітне поле породжує електричне поле, силові лінії якого охоплюють силові лінії магнітного поля і т.д. ... Крім того, в електромагнітній хвилі вектори E і B завжди коливаються в однакових фазах, одночасно досягають максимуму, одночасно звертаються в нуль. "
Фізика. В. Ф. Дмитрієва. 2001. С.259.
Якщо в електромагнітній хвилі лінії електричної індукції охоплюють лінії магнітної індукції, тобто між фазами у них є зрушення, то як же вони можуть коливатися в однакових фазах? Треба зауважити, що така помилка у книгах з електродинаміки зустрічається досить часто, так як плутають індукційні лінії вихрового електричного поля з лініями струму електричного зміщення. Насправді ж лінії магнітної індукції охоплюють лінії струму зміщення, а лінії електричної індукції не замкнуті і це підтверджують прямі експериментальні факти - у поздовжньому напрямку електрична напруженість поля в поперечних електромагнітних хвилях відсутня. На початку електромагнітного обурення електрична індукція зростає і струм зміщення тече в одному напрямку. В кінці обурення електрична індукція зменшується і струм зміщення тече в зворотному напрямку. Наприклад, якщо в розповсюджуються електромагнітних збуреннях електричні потоки індукції дорівнюють одному кванту кількості електрики, то такі збурення створюють кругові струми зміщення силою Iсм = 2ev.
«Струм зміщення Iсм = dФe / dt, де Фe - потік електричного зміщення ...»
Довідник з фізики. Б. М. Яворський, А. А. Детлаф. 1996. С.289.
У тих точках електромагнітної хвилі, де щільність струмів електричного зміщення максимальна, щільність електричних і магнітних потоків рівна нулю - немає електричної та магнітної індукції. І навпаки, в тих точках, де щільність електричних і магнітних потоків максимальна, там щільність струмів електричного зміщення дорівнює нулю. Таким чином, в електромагнітній хвилі струми електричного усунення поля переходять в електричні і магнітні потоки обурення поля і навпаки.
Електричні і магнітні потоки мають квантову природу і завжди дискретні, що в кінцевому результаті і проявляється як дискретність електромагнітних хвиль (електромагнітних потоків). Таким чином, розглядаючи польову структуру електромагнітних хвиль, необхідно враховувати квантовий характер електричних і магнітних потоків, що природним чином призводить до дискретності електромагнітних хвиль - дискретності електромагнітних потоків випромінювання.
«У результаті магнітне поле можна розглядати як неминучий релятивістський результат руху електричних зарядів ...»
Фізична енциклопедія. ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ.
Точніше, магнітне поле (потік) - це результат руху електричного потоку B = m0 [vD], а так як електричні потоки дискретні, відповідно, дискретні магнітні й електромагнітні потоки.
З струмом електричного зміщення поля пов'язана енергія і, відповідно, маса, в фотоні 1 А - 2.301 · 10-32 кг. Для струму зміщення, вираженого через масу, підходить термін "поточний польовий потік" (струм по-англійськи сurrent - поточний потік), тобто обурення не виникають миттєво, їх утворення пов'язане з рухом (зміщенням) квантів поля. Чим менше поточний польовий потік, тим більш тривалий період часу (у процесі поширення обурення) потрібний для утворення двох різнойменних областей обурення поля в один квант, тобто чим більше довжина хвилі, тим менше поточний польовий потік (менше енергія і маса потоку), який пов'язаний з дискретним обуренням.
«Чим більше довжина хвилі, тим менше енергія і імпульс фотона ...»
Курс фізики. Т. І. Трофімова. 1998. С.384.
В основі матерії лежить квантове електромагнітне поле, кванти якого, зміщуючись у вигляді струмів зміщення, утворюють різні обурення поля, які мають елементарні форми матерії. Дискретні поперечні обурення (хвилі) представляють фотони, поздовжні замкнуті - лептони, поздовжні замкнуті стоячі - Партон, з яких утворені адрони (протон - з трьох Партон). Замкнуті стоячі хвилі представляють "змінні магніти" і, якщо частоти збігаються (резонанс), то між ними виникають взаємодії, які також залежать від їх орієнтації (всі ядерні сили, які представляють сильні взаємодії, є резонансними).
«За сучасними уявленнями, квантове поле є найбільш фундаментальною й універсальною формою матерії, що лежить в основі всіх її конкретних проявів."
Фізична енциклопедія. Квантова теорія поля.
«... досліди з неупругом розсіювання електронів високих енергій на нуклонах виявили зернисту ("Партон") структуру протона і нейтрона. »
Довідник з фізики. Б. М. Яворський, А. А. Детлаф. 1996. С.552.
«... кварки є лише допоміжними образами (типу магнітних полюсів в електродинаміки), нехай і зручними для опису різних явищ і властивостей адронів, але не носять фундаментального характеру. "
Про фізику і астрофізики. В. Л. Гінзбург. 1995. С.62.