Дискретність електричних і магнітних потоків
Склалася двоїста ситуація у фізиці - з одного боку, через дискретності електричних і магнітних потоків індукції виходить, що і електромагнітні хвилі, які з цих потоків, також повинні бути дискретними. З іншого боку, до цих пір існує міф, що не можна пояснити причину дискретності електромагнітних хвиль.
«Таким чином, фотоефект нез'ясовний з точки зору хвильової теорії світла.»
Курс фізики. Т. І. Трофімова. 1998. С.378.
Електромагнітні хвилі складаються з електричних і магнітних потоків, які дискретні, і якби раптом виявилося, що електромагнітні хвилі не дискретні, ось тоді це було б незрозуміло. Квантом електричного поля (потоку) є квант кількості електрики. Квантом магнітного поля (потоку) є квант кількості магнетизму. Квантом електромагнітного поля (потоку) є квант кількості електромагнетизму - фотон (електромагнітний квант).
«... за час dt електромагнітне поле переміститься на відстань udt. Магнітний потік uBdt вийде за межі контуру 0AMN, а електричний потік uDdt - за межі контуру 0QPT. »
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.16.
Електромагнітне поле випромінювання складається з двох рухомих потоків - електричного і магнітного. Виходить, що якщо фотон - це квант електромагнітного потоку випромінювання, то і складатися він повинен з кванта електричного потоку і кванта магнітного потоку. Тобто 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.
На жаль, у навчальній літературі слабко висвітлені питання, пов'язані з нестаціонарними електричними і магнітними потоками і струмом зміщення, звідси іноді виникає нерозуміння при розгляді польової структури електромагнітних хвиль, тому постараюся детально, наскільки це можливо, розглянути електродинаміку польових процесів. Спробую прочитати підручники як би між рядків, точніше між цитат, і проаналізувати те, що з них логічно випливає, але скромно замовчується.
Електричні поля випромінювання є дискретними, так як дискретні вихрові електричні потоки. Одиниця електричного потоку - кулон, де квантом є елементарний електричний заряд.
«Електричне поле випромінювання, у тому числі полі поперечних електромагнітних хвилях, є чисто вихровим.»
Фізична енциклопедія. НАПРУЖЕНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ.
«Кулон - ... Одиниця потоку електричного зміщення (потоку електричної індукції). »
Фізична енциклопедія. Кулон.
«Кулон - це кількість електрики, ...»
Фізика. В. Ф. Дмитрієва. 2001. С.146.
Електричний потік, представляючи польову форму матерії, вимірюється в кулонах. Кулон - це кількість електрики (кількість електричного потоку). Одиниця кулон має дискретність, де елементарне кількість електрики одно 1.602 · 10-19 Кл і представляє квант кількості електрики. Магнітний потік, також представляючи польову форму матерії, вимірюється в веберах. Вебер - це кількість магнетизму (кількість магнітного потоку). Електромагнітні хвилі складаються з певної кількості електрики і магнетизму, тобто з електричних і магнітних потоків.
Потік електричного зміщення (потік електричної індукції) вимірюється в кулонах і представляє потік кількості електрики, коротко - електричний потік. Електрична індукція (Кл/м2) - це щільність потоку кількості електрики, коротко - щільність електричного потоку. Квант кількості електрики - елементарний електричний заряд, таким чином, квант заряду - це квант кількості електрики. Аналогічно, магнітний потік вимірюється в веберах, представляючи потік кількості магнетизму. Тобто електричний заряд має кількістю електрики у вигляді електричного потоку, магніт має кількістю магнетизму у вигляді магнітного потоку.
Електричний заряд, потік електричного поля, потік вихрового електричного поля, потік електричної індукції, потік електричного зміщення, обурення електричного поля - все вимірюється в кулонах і за своєю суттю представляє електричний потік (різні форми прояву електричного потоку). Все, що вимірюється в кулонах, представляє кількість електрики і володіє енергією електричного потоку.
Електричний потік вимірюється в кулонах і, так само як для зарядів, для електричних потоків діє закон збереження. Тобто, якщо виникає потік в одному напрямку, то, відповідно, виникає і потік в протилежному напрямку. Якщо один напрямок потоку умовно вважати позитивним, то протилежне буде негативним. Таким чином, якщо виникає потік, то, відповідно, возянікает і антіпоток. Наприклад, при поздовжньому русі магніту в одного полюса виникає замкнуте електричний потік в одному напрямку, а в іншого у зворотному.
Без подання про електричних і магнітних потоках не можна обійтися при розгляді динамічних польових процесів, наприклад, електромагнітних хвиль, коли електричних зарядів немає (нема заряджених частинок), але в просторі відбувається зміна полів, течуть струми зміщення - все це можна описати і розрахувати за допомогою польових потоків індукції. Одиниці виміру: електричний потік - кулон, магнітний потік - вебер, струм зміщення - ампер. Простіше кажучи, електричний потік - це кількість електрики, магнітний потік - це кількість магнетизму. Будь-який електричний струм зв'язаний з переміщенням якоїсь кількості електрики (Кл / с). Наприклад, не може бути струму зміщення без руху електричних потоків, так само як не може бути струму провідності без руху електричних зарядів. Електродинаміка дозволяє розраховувати польові процеси, навіть якщо потоки індукції не пов'язані із зарядженими частинками. Треба зауважити, що в електродинаміці під терміном "потік індукції" не мають на увазі реальне протягом у вигляді потоку - це така ж умовність, як і інші терміни, наприклад, "поле" або "заряд", де немає нічого спільного з сільським полем або гарматним зарядом . Можливо, деякі терміни не зовсім вдалі, тому що створюють непотрібні асоціації. Потік індукції - це кількість індукції, а так як індукція є векторною величиною (напруженість має напрямок), кількість індукції умовно представляють у вигляді потоку, хоча насправді там немає ніякого реального перебігу. Такі векторні потоки чисто умовно можна представити як "заморожені", так як в них немає течії. Стрілки ж на індукційних лініях вказують не протягом, а напрям індукції (обурення), так як потік індукції - це потік вектора обурення поля.
«... називають потоком вектора напруженості електричного поля E, хоча з цим поняттям і не пов'язане ніяке реальне перебіг. »
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.1. С.25.
Завжди течуть електричні струми провідності і струми зміщення (струм по-англійськи сurrent - поточний потік), а електричні заряди і потоки можуть як спочивати, так і рухатися. Поширюється же електричний потік у просторі завжди зі швидкістю світла, представляючи струм електричного зміщення поля. Швидкість поширення електричного потоку залежить від середовища, в якій рухається потік. Наприклад, при русі зарядженої частинки разом з нею рухається електричний потік, який поширюється в просторі зі швидкістю світла, представляючи струм електричного зміщення поля Iсм = dФe / dt, де Фe - електричний потік (потік електричного зміщення поля).
З електродинаміки випливає, що елементарний електричний заряд елементарний електричний потік, тому що частка, має елементарний електричний заряд, - це частка, має елементарний електричний потік. При цьому електричні потоки можуть існувати самостійно, незалежно від частинок, наприклад, у вигляді вихрових електричних потоків, які вимірюються в кулонах, представляючи кількість електрики. Для порівняння: магнітні поля взагалі не пов'язані з зарядами (немає магнітних зарядів), а кількість магнетизму завжди представляє магнітний потік, який також є дискретним. Польові потоки індукції представляють польовий вид матерії, тому їх дискретність є властивістю польовий матерії - всі поля мають квантову природу.
«... полі реально існує і в цьому сенсі, поряд з речовиною, є одним з видів матерії. Поле має енергією, імпульсом та іншими фізичними властивостями. "
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.1. С.10.
Поле може не мати енергії, перебуваючи в нульовому вакуумному стані, тому більш точно: польові потоки індукції володіють енергією (масою). Наприклад, у вакуумі потоки електричної індукції wе = D2/2e0, потоки магнітної індукції Wм = B2/2m0, потоки гравітаційної індукції wг = -G2/8pg, де e0 - електрична стала, m0 - магнітна постійна, g - гравітаційна постійна, w - щільність енергії індукційного потоку. Польова енергія може бути як позитивною, так і негативною, наприклад, енергія гравітаційного потоку завжди має негативне значення, тому що, щоб зменшити енергію гравітаційного потоку (за абсолютною величиною), необхідно затратити енергію.
«... енергія гравітаційної взаємодії негативна, ... »
Про фізику і астрофізики. В. Л. Гінзбург. 1995. С.123.
Щільність польовий енергії в просторі - це сума густин енергії всіх індукційних потоків:
wемг = D2/2e0 + B2/2m0 - G2/8pg.
Поле об'єднані - відповідно до єдиної теорії поля, розрізняються ж тільки потоки індукції поля, тобто єдине фізичне поле може проявлятися у вигляді різних потоків індукції - потоку електричного обурення поля, потоку магнітного збурення поля, потоку гравітаційного обурення поля. Наприклад, заряди утворюють електричні потоки, рухомі заряди - магнітні потоки. Згідно сучасним уявленням, стан поля з найменшою енергією (за абсолютною величиною) називається вакуумом. Таким чином, фізичний вакуум треба розглядати як універсальне єдине поле, в якому можуть виникати польові потоки індукції - потоки обурення поля, які мають напруженість польового простору. Таке уявлення вакууму як універсальної польовий середовища (польового простору) дозволяє пояснити той факт, що напруженість (обурення) поля може існувати окремо від частинок.
«... вакуум є універсальним середовищем, у якій порушується електромагнітне поле. "
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.1. С.11.
«Єдина теорія поля - єдина теорія матерії, ...»
Фізична енциклопедія. Єдиної теорії поля.
«Дуже важливу роль відіграє стан поля з найменшою енергією, що називається вакуумом.»
Фізична енциклопедія. ФІЗИКА.
Таким чином, вакуум - це польове простір, в якому відсутня напруженість (обурення). Напруженість поля володіє енергією, відповідно, потік напруженості володіє масою. Векторні поля мають напрям вектора напруженості, тому для таких полів введено поняття "потік". Наприклад, електрична індукція - це щільність електричного потоку Кл/м2, магнітна індукція - це щільність магнітного потоку Вб/м2. Таким чином, під "індукцією поля" завжди мається на увазі "щільність потоку індукції поля".
«Потік векторного поля - одне з понять теорії векторного поля."
Математична фізика. Енциклопедія. ПОТІК.
Векторне поле, на відміну від скалярного, завжди представляє потік обурення. Тобто всі векторні поля - це потоки, тому більш правильним терміном є не "електричне поле", а "потік вектора електричної індукції" або, коротше, "електричний потік", також не "магнітне поле", а "потік вектора магнітної індукції" або, коротше, "магнітний потік".
«... потік вектора магнітної індукції, або, коротше, магнітний потік Ф. »
Основи фізики. Б. М. Яворський, А. А. Пінський. 2000. Т.1. С.540.
Якщо не використовувати термін "потік", то не завжди зрозуміло - поле скалярний чи векторних, наприклад, електромагнітне поле осциляторів - це скалярне поле, а електромагнітне поле випромінювання - векторне поле.
«... електромагнітне поле може бути представлено як сукупність нескінченно великого числа гармонічних осциляторів. »
ЗТФ. Квантова механіка. І. В. Савельєв. 1996. Т.2. С.343.
«Електромагнітними хвилями називаються обурення електромагнітного поля, що розповсюджуються в просторі.»
Довідник з фізики. Б. М. Яворський, А. А. Детлаф. 1996. С.343.
Тобто електромагнітними хвилями називаються обурення скалярного електромагнітного поля. Самі ж ширяться обурення представляють векторні поля у вигляді електричних і магнітних потоків напруженості поля.
«Скалярний поле - поле фізичне, що описується функцією, в кожній точці простору не змінюється при повороті системи координат.»
Фізичний енциклопедичний словник. Скалярне полі.
«Коливання таких полів переносять енергію і імпульс з одного місця простору в інше, а квантова механіка стверджує, що ці хвилі збираються в пакети, або кванти, які спостерігаються в лабораторії як елементарні частинки. ... Слово "скаляр" означає, що ці поля не чутливі до направлення у просторі, на відміну від електричних, магнітних та інших полів Стандартної Моделі. Це відкриває можливість таким полях заповнювати весь простір, не суперечачи одному з найбільш доведених принципів фізики, згідно з яким всі просторові напрями однаково хороші. "
Стівен Вайнберг. (Нобелівська премія з фізики за 1979 рік)
Поле може знаходитися в двох станах, представляючи скалярний або векторне поле. Збудженому стані - це скалярне поле, так як немає напруженості і, відповідно, немає залежності від повороту системи координат. Збуджений стан - це векторне поле, так як є напруженість поля, яка має напрям. Збудження поля утворені польовими потоками індукції, що представляють напруженість (обурення) поля. Наприклад, стан поля з найменшою енергією, що називається вакуумом, представляє скалярний полі, так як немає залежності від повороту системи координат. Тобто з точки зору фізики правильніше називати не "вакуумне стан поля", а "скалярний стан поля", тим самим підкреслюючи, що таке поле не відчутно до направлення у просторі, на відміну від векторного. Таким чином, поділ поля на два стани - вакуумне і збурений - це поділ на скалярний і векторний. Будь-який потік індукції представляє обурення поля і завжди залежить від повороту системи координат. Скалярний стан поля не має потоку індукції. При виникненні потоку індукції скалярний стан поля перетворюється на векторне, так як виникає залежність від напрямку в просторі. Будь-яка матерія може перебувати в збуреному і невозмущенном стані. Таким чином, скалярний поле - це поле, де немає обурення. Коли ж виникає напруженість, такий стан представляє векторне поле, тому що потік напруженості має напрямок у просторі. "Скалярний стан поля", якщо коротко - "скалярне поле", також "векторне стан поля", коротко - "векторне поле".
«... у поля виявляються корпускулярні властивості, ... »
Фізична енциклопедія. ПОЛЯ ФІЗИЧНІ.
Всі форми матерії є дискретними.
«... поділ матерії на дві форми - поле і речовина - виявляється досить умовним. »
Фізика. О. Ф. Кабардин. 1991. С.337.
Потоки електричної індукції поля матеріальні, мають енергією, масою і мають дискретність (по суті представляють речовина). Рухомі електричні потоки також володіють кінетичною енергією - релятивістської масою, яка представляє магнітну енергію.
Вся енергія будь-якого заряду знаходиться в електричному потоці, який вимірюється в кулонах і представляє кількість електрики. Таким чином, кількість електрики - у вигляді заряду - представляє електричний потік. Рух електричного заряду - це рух електричного потоку. Енергія будь-якої кількості електрики - це суто енергія електричного потоку. Частка, що має електричний заряд, - це часточка, має потік електричної індукції, вимірюваний в кулонах. Тому можна вважати, що електрично заряджена частка має не електричним зарядом, а електричним потоком, який чисто умовно для зручності називається електричним зарядом, при цьому знаки (+) і (-) вказують напрям потоку щодо частки.
«За позитивний напрямок силової лінії домовилися вважати напрям самого вектора E."
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.1. С.11.
Але не завжди напрям потоків можна вказати у вигляді знаків заряду (знаків напрямку потоку). Наприклад, якщо електричний потік - вихровий з замкнутими силовими лініями, то, хоча він також вимірюється в кулонах, але його напрям можна зобразити лише графічно, так як він замкнутий - у нього немає початку і кінця, де можна було б за допомогою знаків (+ ) і (-) умовно вказати його напрямок. Аналогічна ситуація з магнітними полюсами - вони також є умовністю і не завжди напрям магнітного потоку можна вказати у вигляді магнітних полюсів, наприклад, якщо магнітний потік кругової, то його напрям можна зобразити лише графічно. Тому помилково вважати, що у магнітного поля завжди є полюси, а у електричного - знаки зарядів. Так як електричні заряди - це просто знаки (+) і (-), введені для вказівки напряму потоку, відповідно, ці знаки, умовно звані зарядами, не мають ні енергії, ні маси, так як вся електрична енергія (маса) знаходиться в електричних потоках, які представляють матеріальну суть заряду (це також відноситься і до магнітних полюсів).
«Невід'ємною характеристикою матерії є енергія.»
Фізика. В. Ф. Дмитрієва. 2001. С.258.
Щільність енергії електричного потоку навколо зарядженої частинки w = q2/32e0p2r4, де e0 - електрична постійна. Тобто під електричним зарядом завжди мається на увазі матеріал електричний потік. Наприклад, частка, що має зарядом, - це частка, що має електричним потоком (полем), а знак заряду - це покажчик напрямку потоку. Також суперпозиція полів - це суперпозиція потоків. Там, де немає електричних потоків, там немає електричних зарядів, тому що знаки зарядів - це лише покажчики напрямку потоку. Таким чином, виходить, наприклад, така термінологія: електрон має негативний електричний потік величиною в один квант потоку (заряду) 1.602 · 10-19 Кл. Все, що вимірюється в кулонах, пов'язані з електричними потоками і має дискретність. Квант електричного потоку - елементарний електричний заряд. Вся енергія електричних зарядів і полів - це суто енергія електричних потоків (щільність енергії електричного потоку w = D2/2e0), тобто там, де у просторі є електричний потік, - там є енергія. Таким чином, електричні потоки - це матеріальні утворення, які мають енергією і масою. Електричні потоки, представляючи матеріальні освіти, можуть існувати як спільно з зарядженими частинками, так і самостійно, незалежно від частинок, як вихрових електричних полів. Вихрові електричні поля - це вихрові потоки електричного зміщення поля, які, представляючи кількість електрики, вимірюються в кулонах. Квантом електричного потоку є квант кількості електрики (квант заряду), що спостерігається як дискретність вихрового електричного поля випромінювання. Таким чином, величина дискретності потоку вихрового електричного поля - квант електричного заряду, тобто вихровий електричне поле є квантовим (дискретним, корпускулярним) - згідно з сучасними уявленнями, всі поля мають квантову природу.
«... елементарний заряд грає роль кванта, ... »
Фундаментальний курс фізики. А. Д. Суханов. 1999. Т.3. С.7.
Електричне поле представляє потік електричного зміщення, вимірюваний в кулонах. Елементарний заряд грає роль кванта електричного поля. Тобто дискретність електричних потоків - це один з найважливіших законів електродинаміки, який необхідно враховувати при розгляді польових процесів. Закон можна сформулювати так: не існує електричних полів (потоків), у яких величина електричного потоку менше, ніж квант заряду, незалежно від того, потенційне поле або вихровий. Таким чином, природу дискретності електричних зарядів можна пояснити дискретністю електричних потоків.
Електричні поля (потоки) - це один з видів матерії і вони можуть існувати як спільно з частинками, представляючи заряди, так і самостійно, незалежно від частинок, як вихрових полів - вихрових потоків електричної індукції. Вихрові електричні потоки (поля) вимірюються в кулонах і представляють кількість електрики, що не пов'язане з частинками речовини.
«Електричне поле може бути як потенційним, так і вихровим, ...»
Курс фізики. Т. І. Трофімова. 1998. С.251.
Треба зауважити, що в просторі середня щільність потенційних електричних потоків в багато разів менше, ніж вихрових, наприклад, електромагнітні хвилі - це вихрові поля (потоки). Виходить, електричні поля (потоки), в основному, - це самостійно існуючі матеріальні освіти і лише у відносно рідкісних випадках вони перебувають разом з частинками, представляючи електричні заряди.
«Всесвіт ще заповнена і квантами світла - фотонами, число яких близько 500 у кожному кубічному сантиметрі Всесвіту, в мільярди разів більше, ніж протонів. Світ заповнений світлом! »
Наука і життя. 2000. 2. С.26.
«... 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.
Таким чином, електричні поля і частинки можуть бути як разом, так і окремо. При цьому не може бути електричного заряду без електричного потоку. Електричний ж потік може існувати без заряду. Тобто електричний заряд представляє електричне поле, пов'язане з часткою, таке поле (потік) називається електростатичним (потенційним). Вільні електричні поля (потоки), не пов'язані з частками, називають вихровими (непотенціальні).
«Вихревое електричне поле відрізняється від електростатичного поля тим, що воно не пов'язане з електричними зарядами, ...»
Фізика. О. Ф. Кабардин. 1991. С.189.
Точніше, вихрові електричні потоки від електростатичних потоків тим, що вони не пов'язані з частками речовини, так як електричні заряди - це електричні потоки, пов'язані з частками. Зарядів без часток не буває, так як це вже будуть вільні електричні потоки, які не називаються зарядами. Можна сказати, що заряди у вільному стані представляють вихрові електричні потоки, які також вимірюються в кулонах. Так як потенційні електричні потоки від вихрових тим, що вони завжди пов'язані з частками, то їх властивості, відповідно, також мають певні відмінності, тому електричні потоки, пов'язані з частками, називають зарядами, хоча можна обійтися і без терміна "заряд", замінивши його терміном "потік". Наприклад, з точки зору електродинаміки вираз "частка має електричний заряд" означає те ж саме, що "частка має електричний потік" - все вимірюється в кулонах. Таким чином, електричний заряд частинки - це потік кількості електрики, де знаками (+) і (-) вказується напрям потоку щодо частки. Аналогічно, полюси магніту - також лише покажчики напрямку польового потоку. По суті магнітні полюси, замість історично сформованого назви "північний" і "південний", можна називати "позитивний" і "негативний" залежно від напрямку потоку. Магнітні поля (потоки), так само як і електричні, можуть бути або пов'язані з речовинної матерією, або вільні від неї.
На жаль, іноді ще доводиться стикатися з ідеалістичними забобонами, коли електричні поля (потоки) обов'язково пов'язують із зарядженими частинками, тобто хіба що забувають про теорію блізкодействія і матеріальність полів. Також до цих пір ще зустрічається оману, що тільки електричні потоки, пов'язані з частками, є дискретними, а вільні від частинок електричні поля, які мають вихрові потоки кількості електрики, дискретності не мають. Тобто хіба що забувають про сучасні квантові уявлення, згідно з якими всі поля мають квантову природу. Квантовими властивостями володіє будь-яка форма матерії - як речовинна, так і польова.
Вихровий електричне поле володіє енергією (масою), так само як і потенційне електричне поле, навіть якщо воно чисте вихровий. Електричні поля, як статичні (потенційні), так і вихрові (непотенціальні), представляють потоки електричного зміщення поля, вимірювані в кулонах і володіють енергією. Електричний струм і електромагнітні хвилі - це рухомі потоки електричного зміщення поля. Наприклад, рух зарядів - це рух електричних потоків, також випромінювання електромагнітних хвиль - це випромінювання електричних потоків. Рухомі електричні потоки проявляються як магнітні потоки - релятивістський ефект (ефект руху) B = m0 [vD], де m0 - магнітна стала, v - швидкість, тобто рухомий електричний потік для покоїться спостерігача являє магнітний потік, тому магнітні потоки також є квантовими (дискретними), як і електричні. Згідно квантовим уявленнями, всі поля (польові потоки) - квантові. Квантом електричного поля є квант електричного потоку (заряду), квантом магнітного поля є квант магнітного потоку, відповідно, квантом електромагнітного поля випромінювання є квант електромагнітного потоку. Електромагнітна хвиля складається з індукційно пов'язаних потоків - електричного і магнітного, що представляє електромагнітний потік (електромагнітне обурення), його розмірність Кл · Вб. Величина кванта електромагнітного потоку:
h = 2eФ0 = 6.626 · 10-34 Кл · Вб,
де e - квант електричного потоку (заряду) 1.602 · 10-19 Кл, Ф0 - квант магнітного потоку 2.068 · 10-15 Вб. Енергія електромагнітного кванта:
W = 2eФ0v,
де v - частота, або:
W = 2eФ0 / T,
де T - період кванта електромагнітного обурення, тобто, чим більше щільність кванта (менше період), тим більше його енергія. Густина енергії електромагнітного потоку у вакуумі w = cDB (w = EH / c), де D - щільність потоку електричної індукції Кл/м2, B - щільність потоку магнітної індукції Вб/м2 (скорочено - електрична і магнітна індукція або щільність електричного і магнітного потоків), c - швидкість світла. Тобто об'ємна щільність енергії електромагнітного потоку дорівнює добутку щільності електричного потоку на щільність магнітного потоку і на швидкість їх поширення. Таким чином, чим менше довжина хвилі (менше період), тим більше енергія кванта електромагнітного потоку (фотона), тому що збільшується щільність потоків індукції. Наприклад, довжина хвилі зменшилася у два рази, відповідно, щільність електричного і магнітного потоків зросла в чотири рази, отже, щільність енергії електромагнітного потоку (w = cDB) зросла в шістнадцять разів, але ефективний обсяг електромагнітного обурення зменшився у вісім разів, звідси - енергія кванта електромагнітного потоку зросла в два рази, тобто енергія зростає обернено пропорційно довжині хвилі, що відповідає експериментальним даним.
«... щільність енергії електромагнітного поля складається з густин енергії електричного і магнітного полів. "
Фізика. В. Ф. Дмитрієва. 2001. С.258.
Світлові кванти - це рухомі електричні і магнітні потоки.
«... 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.
Наприклад, в дискретної електромагнітної хвилі - фотоні енергія електричного потоку дорівнює енергії магнітного потоку:
Wе = Wм = eФ0v,
тобто електромагнітна енергія фотона:
W = Wе + Wм = 2eФ0v.
Якщо E = hv - це формула "енергії фотона", то W = 2eФ0v - це формула "електромагнітної енергії фотона", тому що в ній, замість коефіцієнта пропорційності постійної Планка, використовуються електромагнітні постійні. Якщо у формулах для фотона не використовувати коефіцієнт пропорційності (як історично склалося), то вони приймають нормальний електродинамічний вигляд.
«[D] = Кл/м2, [B] = Вб/м2»
Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.2. С.29.
D - це щільність електричного потоку, B - щільність магнітного потоку, відповідно, [DB] - щільність електромагнітного потоку, його розмірність Кл · Вб/м4 або кг/м2 · с, що представляє щільність потоку електромагнітної маси [DB] = mv, де m - щільність електромагнітної маси, v - швидкість. Для порівняння: вектор Пойнтінга S = [EH] = wv представляє щільність потоку електромагнітної енергії, де w - густина електромагнітної енергії. Знаючи, що mv = DB = e0m0EH, mv/e0m0 = EH, mv/e0m0 = wv і c2 = 1/e0m0, можна знайти співвідношення між щільністю електромагнітної є і енергією m = e0m0w, w = mc2. У середовищі Електродинамічне співвідношення між енергією і масою має вигляд m = ee0mm0w = w/v2 і w = mc2/em = mv2, де e - діелектрична проникність середовища, m - магнітна проникність середовища, v - швидкість поширення світла в середовищі. Відповідно, імпульс електромагнітної хвилі p = ee0mm0Wv = W / v, де W - електромагнітна енергія хвилі. Таким чином, співвідношення W = Mc2 представляє лише окремий випадок для вакууму. Тобто співвідношення між енергією і масою залежить від властивостей середовища, а формула W = Mc2 - всього лише окремий випадок електродинамічного співвідношення M = ee0mm0W (формула електромагнітної маси), де маса, маючи польове походження, залежить від електромагнітної проникності середовища. Згідно з електродинаміки, швидкість світла v = (ee0mm0) -1 / 2 - це показник електромагнітної проникності середовища. Також треба зауважити, що імпульс електромагнітного квант не p = W / c, як написано в деяких підручниках, а p = ee0mm0Wv = W / v, тобто, як і у всіх електромагнітних хвиль, він залежить від електромагнітної проникності середовища. Довжина хвилі електромагнітного кванта l = h/ee0mm0Wv = hv / W. Електромагнітна маса фотона M = ee0mm02eФ0v, тобто, як і всі електромагнітні хвилі, фотони мають електромагнітної масою. У електромагнітної хвилі маса електричного потоку дорівнює масі магнітного потоку, відповідно, в фотоні Mе = mМ = ee0mm0eФ0v
«Фотон ... квант електромагнітного випромінювання. »
Фізичний енциклопедичний словник. ФОТОН.
Точніше, фотон - квант електромагнітного потоку випромінювання, так як електромагнітне випромінювання складається з двох потоків - електричного і магнітного, представляючи електромагнітний потік випромінювання.
«Таке поле називається електромагнітним полем випромінювання. Це поняття охоплює радіохвилі, світлові хвилі, рентгенівські і гамма-промені. »
Фундаментальний курс фізики. А. Д. Суханов. 1998. Т.2. С.393.
Точніше, таке поле називається електромагнітним потоком випромінювання, тому що складається із двох потоків - електричного і магнітного.
«Існування кванта магнітного потоку відображає квантову природу явищ магнетизму.»
Фізичний енциклопедичний словник. КВАНТ МАГНІТНОГО ПОТОКУ.
Існування кванта електричного потоку і кванта магнітного потоку випливає з узагальнення експериментальних фактів - завжди спостерігаються тільки дискретні потоки. Згідно сучасним уявленням, всі поля як потенційні, і вихрові мають квантову природу. Треба зауважити, що спочатку квантові властивості були виявлені у вихрових полів. Наприклад, фотони - це електромагнітні хвилі, які з вихрових електричних і магнітних полів Wе = Wм = hv / 2, де Wе - енергія вихрового електричного поля, Wм - енергія вихрового магнітного поля, h - постійна Планка, v - частота фотона.
«Кількість електрики, одиниця - кулон (СІ)»
Хвильові процеси. І. Є. Іродів. 1999. С.244.
Кількість електрики завжди є дискретним - в будь-якому вигляді, а не тільки у вигляді електричного заряду.
Квантова природа електричного поля проявляється не тільки в дискретності електричних струмів, а й у дискретності електромагнітних хвиль, які представляють дискретні вихрові потоки електричного зміщення поля в один квант заряду у вигляді квантів електромагнітного потоку випромінювання, тобто фотони - це вихрові електричні поля з потоком в один квант заряду і тому неподільні. Елементарний вихровий потік електричного зміщення поля дорівнює елементарного електричного заряду, який неподільний. Ширяться вихрові потоки електричного зміщення поля представляють струми електричного усунення поля, тому дискретні електромагнітні хвилі можна розглядати як дискретні струми зміщення поля (сила дискретного струму залежить від частоти хвиль).
«Струм зміщення Iсм = dФe / dt, де Фe - потік електричного зміщення ...»
Довідник з фізики. Б. М. Яворський, А. А. Детлаф. 1996. С.289.
Будь-яка зміна електричного поля (рух електричного потоку) представляє струм електричного зміщення Iсм = dФe / dt, де Фe - змінюється (рухомий) електричний потік. Рухомий поперечний електричний потік представляє струм зміщення і, відповідно, магнітний потік, який перпендикулярний електричному потоку, при цьому їх фази збігаються, тому що по суті це один рухомий потік ("вид збоку"). Рухомий електричний потік представляє магнітний потік (релятивістський ефект B = m0 [vD]), тому розділити їх неможливо. Наприклад, в фотоні що рухається зі швидкістю світла квант електричного потоку утворює квант магнітного потоку. Треба зауважити, що струм зміщення також можна розглядати як релятивістський ефект, пов'язаний з рухом електричного потоку. Іноді для наочності умовно розглядають електромагнітну хвилю як порушення електричним полем магнітного і навпаки, але тоді спостерігався б зрушення фаз, насправді електричний потік не збуджує магнітний потік, тому що при русі він сам є магнітним потоком - релятивістський ефект. Знаючи щільність рухомого електричного потоку, можна, відповідно до B = m0 [vD], визначити, яку щільність магнітного потоку він представляє. У будь-якій точці розповсюджується електромагнітної хвилі густина електричної енергії дорівнює щільності магнітної енергії, так як E = vB. Таким чином, в електромагнітній хвилі, що складається з двох рухомих потоків - електричного і магнітного, не спостерігається процес взаімовозбужденія потоків, вони просто рухаються синфазно, так як, відповідно до B = m0 [vD], представляють один рухомий потік. Рухомий електричний потік представляє як електричний струм зміщення, так і магнітний потік.
«... 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.
«У електромагнітної хвилі ... між миттєвими значеннями E і B в будь-якій точці існує певний зв'язок, а саме E = vB, ... »
Електромагнетизм. І. Є. Іродів. 2000. С.294.
Якщо дискретні електромагнітні потоки, то, відповідно, дискретні та їх складові - електричні і магнітні потоки. Наприклад, фотон, представляючи елементарний електромагнітний потік, складається з кванта електричного потоку і кванта магнітного потоку. Тільки квантове подання електродинаміки полів і розуміння того, що дискретними є всі електричні заряди, електричні обурення, електричні струми, електричні і магнітні потоки дало можливість пояснювати і розраховувати квантові електромагнітні процеси.
У результаті аналізу квантових електричних і магнітних потоків і хвильових властивостей збурень поля була виявлена система у вигляді спектру стійких збуджених станів поля, які за своїми властивостями збіглися з властивостями елементарних частинок, що призвело до виникнення хвильової теорії будови елементарних частинок, де частки матерії представляють інтерференційної- хвильову картину квантового поля як квантовані хвильові освіти - порушені стану поля.
«Виявлення певною мірою єдності речовини і поля призвело до поглиблення уявлень про структуру матерії.»
Фізична енциклопедія. РЕЧОВИНА.
Тобто різні форми дискретних потоків поля утворюють матеріальні структури, що представляють речовина, що певною мірою відображає єдність природи речовини і поля.
Алеманов Сергій Борисович