Натанзон Дмитро Давидович
Виходячи з співвіднесення параметрів обох спостережуваних процесів фотонного випромінювання - електромагнітної хвилі і потоку квантів - отримана формула для миттєвої потужності фотона, на підставі якої запропонована для експериментальної перевірки схема фотонного генератора.
Для безперервного монохроматичного фотонного випромінювання, що характеризується постійною потужністю Р = const., на якому часовому проміжку t виконується співвідношення р = dW/dt = P, де W - повна енергія випромінювання на проміжку t, р - миттєва потужність випромінювання.
Те Тобто, для безперервного випромінювання значення миттєвої і постійної потужності дорівнюють.
Згідно сучасних фізичних уявлень фотонное випромінювання динамічно структурується у вигляді двох спостережуваних процесів:
потоку дискретних квантів з енергією Е = hv;
електромагнітної хвилі з періодом Т = h/E.
Обидва цих процесу є проявом одного фізичного явища, що дає підстава для співвіднесення параметрів обох процесів.
Строго кажучи, для монохроматичного випромінювання формула P * t = W справедлива для t = k * T, де k = 1,2, 3, ... оскільки електромагнітна хвиля з нецілим числом періодів не існує.
З цього випливає, що один період Т є мінімальний інтервал часу, на якому справедливо рівність миттєвої р і постійної Р потужності випромінювання.
Тоді енергія квантів W (T), виділювана за період Т: W (T) = P * T. З іншого боку ця ж енергія W (T) = Е * n, де n - число квантів, що виділяють енергію за час Т. З рівності P * T = Е * n слід: Р/n = Е/T. Але ставлення Р/n якраз і визначає миттєву потужність фотона р (ф):
р (ф) = Е/T. Підставляючи Т = h/E, отримуємо формулу для миттєвої потужності фотона р (ф) = Е ^ 2/h або через частоту v: р (ф) = h * v ^ 2, де v = 1/T - частота електромагнітної хвилі монохроматичного фотонного випромінювання.
Правомірність введення поняття миттєвої потужності фотона засноване на тому простому факті, що фотон "скидає" свою енергію у фотохімічних реакціях, в реакціях фотосинтезу і т.д. не за нульовою проміжок часу, а за цілком кінцевий.
Оцінимо значення миттєвої потужності р (ф) червоного фотона (Е = 1,7 еВ): р (ф) = (1,7 * 1,6 * 10 ^ (-19)) ^ 2/6, 63 * 10 ^ (-34) (Дж/с) = 1,12 * 10 ^ (-4) (Вт) =
= 0,112 (мВт) = 112 (мкВт) - макровелічіна, що демонструє, які жахливі бурі відбуваються в мікросвіті.
Квадратична залежність миттєвої потужності фотона від його енергії пояснюється зменшенням інтервалу часу "народження" і "смерті" фотона з ростом його енергії.
Оскільки випромінювання і поглинання фотона відбуваються на одній арені - на електронних оболонках атомів - і, ймовірно, по одному закону, можна припустити, що обидва ці процесу здійснюються за однаковий проміжок часу - період Т.
Це припущення може бути перевірено в експерименті зі створення фотонного генератора.
Для цього досить створити гальмівний електричне поле з градієнтом
G = Р (ф)/V = ​​E ^ 2/(h * V) (В/м), де V - початкова швидкість електрона. Визначимо значення градієнта G (В/м) для генерації червоного фотона
Е = 1,7 (еВ) при швидкості електрона V = 10 ^ 8 (м/с), що відповідає швидкості електрона в кінескопі кольорового ТБ.
Отримаємо: G = 1,7 ^ 2/(4,14 * 10 ^ (-15) * 10 ^ 8) = (2,9/4,14) * 10 ^ 7 = 7 * 10 ^ 6 (В/м) = = 7000 (В/мм). У такому полі електрон з початковою швидкістю V = 10 ^ 8 (м/с) буде втрачати енергію Е = 1,7 (еВ) за час Т = h/E = 4,14 * 10 ^ (-15)/1,7 = 2,44 * 10 ^ (-15) (с), де h = 6,63 * 10 ^ (-34) (Дж * с) = 4,14 * 10 ^ (-15) (В * с).
Цьому періоду Т = 2.44 * 10 ^ (-15) (с) відповідає фотонное випромінювання в червоній частині спектра.
Таким чином, якщо припущення справедливі, гальмівне випромінювання електрона, влітає з початковою швидкістю 100000 км/с паралельно вектору гальмуючого електричного поля з градієнтом
7000 В/мм, буде знаходитися в червоному ділянці оптичного спектру.
Тим самим, в фотонному генераторі буде відбуватися процес, аналогічний тому, що має місце на електронних оболонках атомів елементів.
Список літератури
Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту .sciteclibrary.ru
