Электромагнитное излучение

Материал из Эфиродинамика Вики
Перейти к: навигация, поиск
Оцените анонимно:
0.00
(0 голосов)
Структура фотона.png
Vortex-street-animation.gif

Электромагнитное излучение или электромагнитные волны (эфиродинамика) — единое образование линейных винтовых вихрей, расположенных в шахматном порядке друг относительно друга. ​

Квантом электромагнитного излучения является фотон структура которого напоминает «дорожку Кармана» [1] и может состоять из миллиона и более вихрей, создаваемых многими атомами, а вовсе не одним, как полагают теоретики.


Что такое свет? [2]

Краткая история оптики, науки о свете

«Ньютон отдавал предпочтение корпускулярной теории света, считая его потоком частиц. ...Гюйгенс полагал, что световое возбуждение есть импульсы упругих колебаний эфира»

 — А.М.Бонч-Бруевич

Оптика – одна из древнейших наук, тесно связанная с потребностями практики на всех этапах своего развития. Прямолинейность рас,пространения света была известна не менее, чем за 5 тысяч лет до нашей эры и использовалась в древнем Египте при проведении строительных работ. Над существом оптических явлений размышляли Аристотель, Платон, Евклид и Птолемей. Существенный вклад в развитие оптики внес арабский ученый ХI столетия Ибн аль-Хайсам. Точные законы преломления установлены в 1620 г. В.Спеллиусом и Р.Декартом, дифракция и интерференция света открыты итальянцем Ф.Гримальди в 1656 г., двойное лучепреломление открыто датчанином Э.Бартлинусом в 1669 г. Дальнейшее развитие оптики связано с именами И.Ньютона, Р.Гука и Х.Гюйгенса.

И.Ньютон допускал возможность волновой интерпретации световых явлений, но отдавал предпочтение корпускулярной концепции, считая свет потоком частиц, действующих на эфир и вызывающих в нем колебания. Поляризация по Ньютону – «изначальное» свойство света, объясняемое определенной ориентацией световых частиц по отношению к образуемому ими лучу. Х.Гюйгенс, следуя идеям Леонардо да Винчи и развивая работы Гринальди и Гука, исходил из аналогий между акустическими и оптическими явлениями. Он полагал, что световое возбуждение есть импульсы упругих колебаний эфира. Работы Т.Юнга, О.Френеля и Д.Араго в ХIХ столетии определили победу волновой теории. Дж.К.Максвеллом показано, что свет представляет собой не упругие, а электромагнитные волны. П.Пруде, Г.Гельмгольцем и Х.Лоренцем при построении электронной теории вещества были объединены идеи об осцилляторах и электромагнитная теория света. А.Г.Столетовым в 1886-1890 гг. был обнаружен фотоэффект. П.К.Лебедевым в 1899 г. открыто давление света.

Дальнейшее развитие оптики уже в ХХ столетии тесно связано с квантовой механикой и квантовой электродинамикой и знаменуется такими крупнейшими достижениями, как создание квантовых генераторов света – лазеров.

Вопросы и недоумения

Несмотря на высокие достижения и широкое практическое использование, подтвердившее правильность основных положений теоретической оптики, некоторые вопросы и недоумения все же возникают.

  1. Прежде всего, что такое фотон?
  2. Как он возникает и как устроен?
  3. Ведь раз он имеет длину волны, то считать его безразмерным, точечным уже нельзя. Какова же его структура?
  4. Каким образом он обладает спином – моментом количества вращательного движения, да еще почему спин может иметь два значения +1 и –1?
  5. Почему при всем том фотон не обладает зарядом?
  6. Что за процесс происходит при отражении фотона от металлического зеркала?
  7. Обычно считается, что это – переизлучение. Однако белый свет состоит из фотонов различной длины волны, в общем весьма широкий спектр. Как может случиться, что отраженный свет в точности повторяет этот спектр?
  8. Значит ли это, что каждый атом отражающего зеркала, поглотив фотон, затем испускает его с точно той же частотой, с какой поглотил?
  9. Чем же это обеспечено?
  10. Каким образом в монохроматическом источнике света все фотоны не только имеют одинаковую частоту, (это можно было бы легко объяснить тем, что атомы имеют одинаковые частоты излучений), но также и фазу?
  11. Ведь иначе невозможно было бы получить интерференционную картину после разделения луча и затем его сложения. Чем обеспечивается механизм синфазности излучения атомов при рождении фотонов?
  12. И вообще, каков механизм оптических явлений?

На подобные вопросы современная теоретическая оптика не отвечает, что означает непонимание самой сути оптических процессов. Однако с позиции эфиродинамических представлений на них можно попытаться дать ответ, так как эфиродинамика позволяет рассматривать модели всех без исключения оптических явлений.

Эфиродинамическая модель фотона

Образование фотона

Как же с позиций эфиродинамики осуществляется создание фотона? Происходит это, видимо, так (рис. 13.1).

ВАА Рис 131.png
Рис. 13.1. Образование фотона возбужденной электронной оболочкой атома:
1 – возбужденный атом; 2 – индуцированная струйка эфира; 3 – поток эфира между вихрями.

Возбужденный атом, т. е. атом, у которого присоединенный вихрь эфира увеличен в размерах и часть его колеблется около некоторого равновесного положения, создает в окружающем эфире дополнительные струйки эфира. Эти струйки вынуждены замыкаться в кольца, которые тем же выступом присоединенного вихря отодвигаются в сторону. При обратном ходе выступ создает вторую струйку, которая также образует вихрь. Таким образом, колебания выступа присоединенного вихря атома – электронной оболочки – создают в окружающем атом пространстве шахматную цепочку вихрей.

Структура фотона

Эти вихри, в которых сразу же устанавливается винтовое движение эфира из-за того, что породивший их выступ атома тоже имел винтовой поток, формируются в единое образование линейных винтовых вихрей, расположенных в шахматном порядке друг относительно друга (рис. 13.2).

ВАА Рис 132.png


Рис. 13.2. Структура фотона:

а – продольное сечение, б –поперечное сечение при спине(–1), в –поперечное сечение при спине(+1).


Получившееся образование, напоминает «дорожку Кармана [1]» (рис. 13.3), хорошо известную в гидродинамике.

ВАА Рис 133а.png
а – структура потоков.
ВАА Рис 133б.png
б – вихри Кармана в воде. Камера движется вместе с вихрями.
ВАА Рис 133в.png
в – дорожка Кармана за круговым цилиндром при Re = 105; в левой части видна начальная.
ВАА Рис 133г.jpg
г – моделирование дорожки в воздушной среде.
ВАА Рис 133д.png
д – структура потоков вихревой дорожки на конечной стадии существования.
Рис. 13.3. Вихревая дорожка Кармана: а, б, в, г, д.

Однако есть и разница: середина каждого вихря фотона сильно сжата и в ней образован керн – уплотненная сердцевина.

Образованная система линейных винтовых вихрей – фотон – не может покоиться как и любая система газовых вихрей. Он немедленно будет саморазгоняться в направлении выхода потока из его центра. Поскольку по его торцу поток эфира перпендикулярен направлению движения, скорость движения системы будет определяться скоростью «второго звука» для среды – скоростью передачи поперечного возмущения (подобное явление наблюдается в жидком гелии).

Объёмные графические модели

Вихревая модель электромагнитных волн [3] §21

Объёмная модель фотона

[3] Любопытно, что для света показатель преломления выражается как квадратный корень из произведения магнитной и диэлектрических проницаемостей среды: значит, фотоны – это эфирные образования, в которых поровну магнитной и электрической составляющих. В таком случае фотоны, образованные из плоской дорожки Кармана[1] , будут иметь «круглое» сечение (рис. 76). Диаметр фотона можно оценить сверху, исходя из размеров сердцевины одномодовых оптических волокон – её толщина не превышает 7 микрон. В книге «Общая эфиродинамика. Моделирование структур вещества и полей на основе представлений о газоподобном эфире» [4] с. 410 поперечный размер фотона оценен в 1 мкм.

3 Рис 76.png


Модель фотона очень похожа на распределение поля около катушки индуктивности, если представить, что изображённые цилиндры – это срез соленоида вдоль его оси. Различия структуры фотона и поля соленоида состоит в том, что центральный поток эфира и закручивание вихрей будет отождествляться с электрическим полем, а соединение истоков и стоков эфира между соседними вихрями – с магнитной компонентой поля (поэтому у фотона есть спин).

Интересно то, что соотношение фаз падающей и отраженной световых волн зависит как от угла падения, так и от значения показателя преломления граничащих сред. При отражении волны от среды с меньшей оптической плотностью фаза волны не изменяется, а при отражении от среды с большей оптической плотностью, фаза изменяется на противоположную. Логично предположить, что в первом случае имеет место плавное изменение траектории луча с сохранением относительного расположения вихрей. А во втором случае имеет место упругое соударение, при котором вихри верхнего и нижнего ряда (рис. 76) меняются местами.

Процесс приёма и передачи радио-волн

[3] с.52 Радиоволны – это аналоги фотонов, отличающиеся от них размером вихрей, которые для радиодиапазона колеблются в пределах от нескольких сантиметров до десятков метров. Длина волны (расстояние между центрами вихрей одного направления вращения) с понижением частоты увеличивается, следовательно, количество вихрей на единицу объёма (или на единицу длины) уменьшается. Это согласуется с формулой E = hc/λ, связывающей энергию электромагнитного излучения E со скоростью распространения волны с и её длиной λ. К проведению аналогии между светом и радиоволнами подталкивает форма некоторых радиоприёмных антенн в виде знака бесконечности «∞» из двух проводящих колец или проволочных ромбовидных лепестков. Например, размах лепестков антенн для приёма телеканалов соответствует длинам волн дециметрового диапазона.

Рассмотрим процесс передачи и приёма радиоволн штыревой антенной. Предполагаемый механизм основан на взаимодействии внешних электронов и свободного эфира, окружающего антенну. Такое предположение выдвинуто на основании невозможности перехода внутреннего электрического поля тока в электромагнитную волну изза наличия «поверхности Ферми» на границе металл-воздух. При включении передатчика разность потенциалов на концах антенны создаст в ней ток, электроны начнут перемешаться в толще проводника внутри вихревых трубок, вокруг антенны возникнет магнитное поле. Это поле повлияет на электроны, расположенные между крайними атомами поверхности металла и атмосферным воздухом, которые не попали в эфирные трубки тока проводника. Внешние электроны поляризуются, и вокруг них на границе металлвоздух возникнут короткоживущие вторичные вихревые трубки эфира. Они своей плоскостью будут перпендикулярны электрическим вихрям в антенне. Внешние электроны начнут своё движение внутри образовавшихся тороидов, аналогично току в проводнике (рис. 77). Это процесс первой четверти периода передатчика.

3 Рис 77.png


Оценим максимальное расстояние, которое успеют пройти электроны на поверхности антенны за полпериода передатчика. Средняя скорость перемещения электронов внутри проводника варьируется в пределах 1–5 мм/с (10-3 – 5⋅10-3 м/с). При частоте несущей радиоволны в 100 МГц за одну секунду электрон совершит 2⋅108 перемещений. Следовательно, на движение в одном направлении у него будет не более 5⋅10-9 с (5 нс). Тогда максимальное расстояние (без учёта времени на разгон и торможение) которое он пройдёт, не превысит 5⋅10-3 м/с × 5⋅10-9 с = 2,5⋅10-11 метров или 25 пм. Для сравнения, межъядерное расстояние для меди составляет 256 пм, что в 10 раз больше. Приведённый расчёт заставляет предположить, что внешние электроны в среднем остаются на своих местах и только колеблются под воздействием магнитного поля проводника. Эти поступательно-возвратные колебания, совместно с переворотами электрона вслед за магнитным полем афнтенны, создадут электрический вихрь под названием «дорожка Кармана», части которого будут соединяться магнитными потоками эфира (рис. 78). Отличие от классической дорожки заключается в том, что вихри в электромагнитной волне закручены в другую сторону – от центра (ведь электрон создаёт поток заново, а не завихряет уже существующий, как при обтекании цилиндра).

3 Рис 78.png


Если всю антенну по длине разделить на очень тонкие диски, то каждый такой диск будет генерировать свою вихревую дорожку. Предполагается, что вихри от соседних электронов могут объединяться и образовывать вихри-цилиндры на всю длину антенны (рис. 79). Таким образом, радиоволна представляет собой объёмную вихревую структуру, состоящую из двух рядов цилиндрических вихрей. Причём электрические вихри одного ряда вращаются в противоположную сторону, относительно вихрей другого ряда, обеспечивая наличие истоков и стоков для магнитных потоков эфира. Общий поток эфира между рядами будет сонаправлен с вектором распространения радиоволны. Это позволяет волне перемещаться, используя механизм движения вихрей, аналогичный перемещению электрона (вихревому кольцу Гельмгольца), показанному ранее на рисунке 41.

3 Рис 79.png


Радиоприём электромагнитных волн функционирует по принципу, аналогичному генерации ЭДС в проводнике, которая была показана на рисунке 35. Только в случае приёмника антенна остаётся неподвижной, а переменное по амплитуде и направлению магнитное поле движется относительно антенны. Это вызывает направленное перемещение электронов в проводнике антенны, то есть возникает переменный ток и разность потенциалов на концах принимающего стержня относительно «земли» или второго провода. На рисунке 80 в качестве примера показана составная антенна из двух проводящих стержней, расстояние между которыми равно четверти длины принимаемой волны. Своей плоскостью антенна параллельна земле и перпендикулярна антенне передатчика. Электрическая компонента поля не может создать однонаправленный ток в антенне, поскольку её суммарный поток сквозь проводник равен нулю. К тому же предполагается, что она затухнет в проводнике. Зато магнитная составляющая волны похожа на ряд магнитов с полюсами, чередующимися в шахматном порядке. Значит, когда центр вихря будет пересекать провод антенны, наводимая ЭДС в нём будет максимальна. В этот же момент времени второй провод будет находиться между вихрями. В этом месте поле меняет знак на противоположный и ЭДС во втором принимающем стержне не наводится. Когда компонента поля В распространяется параллельно с направлением движения, то в формуле для ЭДС ε = Вυℓ × sinα значение синуса будет равно нулю.

3 Рис 80.png


Откуда берутся фотоны? [5] §18


В одуванчиковой модели недостаточно хорошо описаны все функции вихря-связки протона с электроном. Именно в месте присоединения к электрону появляется область, которую вполне можно назвать «магнитным вакуумом». Это словосочетание позаимствовано у Острикова, который высказал интересную идею строения вещества в книге «Новые проявления магнетизма» [6] В его работе описана любопытная пространственная структура поля, создающая «магнитный вакуум». Со слов автора книги «вакуум» можно наблюдать в двух точках на оси кольцевого магнита (рис. 96) [6] с. 26:

2 Рис 96.png


В области крепления электрона к вихрю-ножке, который когда-то был вихревой фарадеевской трубкой, создаётся разрежение эфира. Потоки, идущие от центра к периферии, работают подобно мембранному насосу, создавая пониженное давление и эффект присасывания. Упрощённая модель связки протон-электрон показана на рисунке 97. Так, по мнению автора данной работы, происходит удержание электронов около ядра на определённом расстоянии, когда устанавливается равновесие между «притягивающими» и «отталкивающими» потоками эфира. Этот вихрь-мостик похож на один из тех, которые составляют тело фотона (рис. 98).

2 Рис 97.png


Выполнив построения, визуализируем процесс возбуждения атома при его встрече с фотоном (рис. 99). Такое точное совпадение электрона и вихря фотона – редкость, но в некоторых случаях вполне может иметь место. Другой вариант взаимодействия фотона со свободным электроном – фотоэффект – рассмотрен в параграфе §20.

2 Рис 99.png


С энергетической точки зрения, фотоэффект не начинается при длине волны, большей некоторой предельной, потому что «сила всасывания» таких фотонов недостаточна, чтобы превзойти силу сцепления электрона с протоном. Именно на этом соображении строиться гипотеза о том, что фотон состоит из множества вихрей, когда-то бывших связкой протон-электрон. Излучение происходит в обратном порядке, когда электрон «провалится» в трубу. По мере ослабевания вихрь начнёт расширяться, и всасывающее усилие переместит электрон поближе к ядру. Хотя, не исключено, что всё происходит наоборот, это электрон, вырвавшись «за пределы атома», расширится настолько, что его отверстие станет достаточно широким – шире, чем вихрь-опора, – и он провалится, испустив фотонный вихрь из центрального отверстия. Это первая из трёх гипотез о механизме излучения фотона, в которой главная роль отводится фотонной нити. Отрыву лишней завихрённой части эфира способствует появление избыточного давления между ней и электроном, поскольку электрон превосходит её по скорости нагнетания эфира от периферии к центру. Вихрь не успевает пробрасывать материю сквозь себя и «подминает» свои края внутрь (рис. 100). Получается, что уже удвоенный поток сгоняет эфир к центру, верхний вихрь открепляется и улетает. При таком способе генерации света атом не получает «отдачи» – импульса, противоположного импульсу зарождающегося фотона.

2 Рис 100.png


Появление одного такого освободившегося вихря провоцирует соседние возбуждённые электроны переходить на нижние уровни, проявляется эффект домино. Если вихри находят себе пару, с которой могут вступить во вращение как две шестерёнки, то они сцепляются и начинают своё движение в направлении потока эфира, выходящего между ними. К этой паре, за счёт пониженного давления около них, начинают присоединяться ещё и ещё вихри – «паровозом», образуя тело фотона из сотен вихорьков (рис. 101).

2 Рис 101.png


Глядя на рисунок 94, где незамкнутая вихревая трубка распадается за считанные секунды после разрыва тороида, следует задуматься над структурой отдельных фотонных вихорьков. Вероятнее всего, они замыкаются не на соседние вихри, а по кратчайшему пути – сами на себя, что даёт им больше устойчивости. Как видно из рисунка 100, излучённый электроном фотонный вихрь будет не просто скручен «в трубочку» как лист бумаги – у него появится форма наподобие атмосферного вихря (смерча) и, помимо вращения вокруг своей оси, появится поступательный и обратный токи вдоль неё. По плотности эфира вихрь будет сильно неравномерен: в центре-керне сосредоточится основная масса, в остальном теле вихря концентрация эфира будет в разы меньше. Скорее всего, на рисунке 99 имело место взаимодействие уплотнённой центральной части вытянутого тороида с электроном. Такое представление единичного вихря, вместе с аналогичными ему вихорьками формирующего тело фотона, отражает субъективный взгляд автора на вопрос устойчивости всего фотона как долгоживущего эфирного образования. Наблюдения за классической дорожкой Кармана на фотоснимках и видео (рис. 102), а также лично проведённые опыты с потоками газа и воды, убедили автора в непродолжительности жизни этой вихревой структуры по сравнению со временем существования фотона и её склон-ности к быстрому распаду. Но если фотон составить из вихрей, показанных на рисунке 100 (замыкающихся на самих себя), то время его жизни значительно вырастет. Ещё одно отличие фотона от вихревой дорожки – это направление вращения его вихрей (сравните рис. 98 или 101 с фотографиями на рис. 102). Фотон – самодвижущаяся система, которая отталкивается от среды своими вихрями, поэтому их движение должно напоминать взмахи руками человека, плывущего стилем брасс.

2 Рис 102.png


Однако стоит учесть, что в модели генерации фотонных вихрей путём выброса из атома кусочка фотонной нити каждый электрон может дать только по одному вихрю за переход сверху вниз. Поэтому здесь косвенно подтверждается гипотеза В. А. Ацюковского о том, что «расстояние между атомами твёрдого тела равно 10-10 м, в то время как ширина и толщина фотона составляют порядка 10-6 м. Следовательно, на площади сечения одного фотона укладывается 108 атомов. Это означает, что в создании каждого фотона принимает участие не один, а много атомов, отдавая ему свою энергию». Наверное, в лазерах так и происходит, когда пролетающий фотон на каждом проходе после отражения цепляет к своему «паровозу» из вихрей всё новые и новые «вагончики», поэтому лазерное излучение отличается высокой С другой степенью когерентности. стороны, в газоразрядных лампах концентрация атомов несравнимо меньше, но даже при такой плотности вещества в них наблюдается свечение. Тогда появилась вторая гипотеза о том, что фотон рождается одним-единственным атомом, просто многими колебаниями электрона, подпрыгивающего на электронных оболочках нижних уровней. Подобную картину можно видеть на водоёме: если удачно бросить плоский камень параллельно плоскости воды, то он несколько раз подпрыгнет, прежде чем утонуть. Так и здесь, видимо, играет свою роль скорость столкновения: когда один из электронов поднялся выше других, нижние электроны перераспределились равномерно по всей сфере, их шлейфы сомкнулись вокруг его фотонной ножки, не оставив свободного места для возвращения своего соседа. При возвращении электрон падает на эти вихри, как на батут, и вновь подскакивает, но не так высоко, чтобы дотянуться до «стационарной орбитали». Колебания происходят с уменьшением амплитуды, но с увеличением частоты. За время прыжков (средняя частота которых сравнима с частотой излучаемого фотона) в первом полупериоде идёт вытягивание фотонной нити, во втором – отбрасывание её части прочь. Только после затухания амплитуды колебаний электрон расталкивает нижние вихри и устанавливается на своё законное место. Выброшенные вихорьки соединяются вместе. Порождённый фотон, благодаря взаимному перетеканию эфира между всеми фотонными ниточками, выравнивает их размеры и энергии и обретает окончательную стабильную длину волны. В случае очень большой разницы в геометрии между первым и последним вихрями в цепочке, фотон может разделиться. Тогда наблюдатель заметит двухфотонный переход с разной частотой излучённых волн. Если атом продолжать искусственно колебать, то на каждом периоде электроны смогут генерировать В фотонные вихорьки. книге [7] с. 35-43 нашлось математическое подтверждение высказанной гипотезе: там «свет» предстаёт перед читателем в виде «формул» излучающего диполя, без описания физики процесса. В классической модели происходят колебания расстояния между зарядами и атом представляется как совокупность электрических дипольных осцилляторов. Оптический электрон в атоме связан квазиупругой силой, пропорциональной его смещению из положения равновесия, так что он совершает колебания с определённой частотой ν. Однако такая модель осциллятора (восходящая к модели атома Дж. Томсона) чрезмерно упрощена, и правильные результаты получаются, когда принимается, что упругая сила обратно пропорциональна расстоянию до центра атома во второй степени (~1/r2, по закону Кулона), а не в первой (~1/r, по закону Гука). Такое описание излучающей атомной системы находится в хорошем согласии с экспериментальными данными. Опуская вычисления, приводимые на страницах книги, остановимся на полученных из них цифрах. Если колеблющийся заряд не подпитывать энергией, то колебания будут затухать даже в вакууме, поскольку осциллятор тратит энергию на излучение. В формулу вводят искусственную силу трения, средняя работа которой равна потерям на излучение. В результате её действия энергия системы убывает по экспоненциальному закону. За время затухания осциллятор успеет совершить около 10 млн колебаний, их период составит примерно 10-15 с. А время существования атома в возбуждённом состоянии, определяемое по убыванию интенсивности излучения, принимается за 10-8 с. Таким образом, излучаемая отдельным атомом волна не является монохроматической, она представляет собой постепенно затухающий цуг, в котором содержится около 107 волн. Пространственная протяжённость такого цуга составляет несколько метров. Естественно, эти рассуждения справедливы для отдельного атома в пустом пространстве, как, например, в опыте Вина для атомов водорода. В разрядной трубке возбуждённые атомы водорода вылетали через узкие каналы в катоде в закатодное пространство, где поддерживался высокий вакуум. Время излучения не сталкивающихся между собой атомов совпало с расчётным. Есть и другие опыты, в которых поток редких атомов пересекался в вакууме с идущим перпендикулярно ему потоком электронов. Атомы переходили в возбуждённое состояние и излучали фотоны. Остаётся невыясненным один факт: как колебания одного электрона в одиночном атоме водорода смогли породить фотон? Как было видно из рисунков 98 и 102, вихри половинок дорожки разнонаправленные, что невозможно получить путём простого отщипывания кусочков фотонной нити. Разве что атом много раз переворачивался, вокруг электрона возникали дополнительные вихри или вихри одного атома соединялись с треком из вихрей от предыдущего (с противоположным спином электрона). Тогда вполне мог родиться фотон, который соединился из двух половинок как застёжка-молния.

Дополненная модель фотона, его свойства §19

[5] Модель фотона в том виде, в котором она представлена в других работах по газовой эфиродинамике, потребовала внесения некоторых обоснованных изменений. В частности, поменялись местами поля B и E из работы [3] с. 52. В первом варианте обозначения этих полей вводились из тех соображений, что в рождаемой радиопередающей антенной волне магнитное поле должно совпадать по плоскости колебаний с магнитным полем электронов, а электрическое, соответственно, расположено перпендикулярно ему. Эти же обозначения были перенесены на фотоны, но при более детальном рассмотрении оптических эффектов выяснилось, что механизм генерации фотонов иной, чем для радиоволн, хотя и там, и там происходят колебания электронов. Разница в том, что радиоволны генерируются электронами проводимости, а фотоны – электронами в составе атома.

В предложенной ранее модели было несоответствие диаметра фотона (порядка сотен нанометров) и размеров ионизируемого им атома (порядка сотен пикометров). Положение могло бы спасти наличие у каждого отдельного фотонного вихря миниатюрной сильно уплотнённой центральной части – керна (как на рис. 100), но слабо верится, что при диаметре фотона в 10-6 м керн имеет размер порядка 10-15 м, чтобы уметь взаимодействовать с электронами. Требуется иной подход, который «без натяжек» поможет снять это разногласие размеров. Именно размер вихрей фотона влияет на явление, называемое фотоэффектом, которое зависит не от интенсив-ности, а от длины волны падающего света, то есть от геометрических размеров фотона. На резонансное взаимодействие света с веществом указывает тот факт, что спектры излучения и поглощения имеют тот же вид, что и графики колебаний обычных механических макросистем, – набор узких высоких пиков. Следовательно, только согласованные по размерам и частоте вихри вступают во взаимодействие, а остальные же проходят вещество насквозь. Старая модель фотона была составлена из толстых вихрей-цилиндров, расположившихся в два ряда. Из рисунка 103 видно, что потоки электрического поля вращаются в одну сторону. Это должно приводить в медленное вращение весь фотон.

2 Рис 103.png


Честно говоря, разделить поля внутри фотона на магнитное и электрическое было довольно сложно, уж очень хитро они переплетаются. Но раз можно выделить отдельные тороподобные элементы, то вращение эфира округ оси будем называть магнитным полем, а входящие и выходящие из их торцов потоки – электрическим. Это не противоречит опытным данным, в которых решающее значение для взаимодействия с веществом играло как раз электрическое поле (определяющее длину волны фотона). Из уравнений Максвелла следует, что в бегущей волне вектора B и E лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения, и их модули связаны соотношением E = cB . К уравнению для модулей претензий нет, а вот с векторами что-то непонятное. Именно в этом месте есть заминка, связанная с направлением вектора магнитного поля B: он не может начинаться в той же точке, что и вектор напряжённости E, поскольку его силовые линии образуют концентрические круги с центром на векторе E. Электрическое поле, ввиду отсутствия зарядов, тоже не может где-то начинаться и заканчиваться: оно будет вихревым, а его линии – замкнутыми. А раз у нас есть два вихревых поля, линии которых расположены в двух перпендикулярных плоскостях (иного положения векторов B и E на опытах пока не наблюдалось), то о векторе скорости с, перпендикулярном сразу двум плоскостям, в евклидовой геометрии не может быть и речи. Некоторые исследователи-одиночки тоже это заметили и пытались разрешить противоречие расположением векторов в плоскости распространения волны со сдвигом фаз колебаний электрической и магнитной составляющих на четверть периода (рис. 104а), но такое представление некорректно. Раз фотон у нас не является абстракцией, а представляет собой набор вихрей, то давайте изобразим их и подпишем названия полей возле стрелок-векторов (рис. 104б). Небольшие отверстия по центру фотонных вихорьков, может быть, и существуют, но изображать их не будем.

2 Рис 104.png


Попутно выяснилось, что есть два типа фотонных вихорьков: правовинтовые (рождаются фотонными нитями в атомах) и левовинтовые (излучаются парой колеблющихся электронов, подробнее см. параграф 21). По факту их можно считать античастицами по отношению друг к другу. На рисунке 105 показан условно правовинтовой фотон (по вращению поля относительно потока в центре).

2 Рис 105.png


Центробежные силы, вращающие фотон целиком, приведут к вытягиванию вихорьков в тонкие нити, что увеличит внешний диаметр всего фотона и одновременно (для сохранения объёма) уменьшит толщину каждого из его вихрей. Если в формуле для объёма вихря-цилиндра V = πr2h увеличить высоту цилиндра в 9 раз, то его радиус уменьшится в 3 раза. С уменьшением радиуса, чтобы при неизменной массе составляющего фотон эфира и неизменной угловой скорости его вращения сохранилась кинетическая энергия E = 0,5mυ2, потребуется увеличить линейную скорость вращения вихря υ = ωR в 3 раза (пропорционально уменьшению радиуса). А повышение скорости приведёт к падению давления и вязкости между соседними вихрями, что, в свою очередь, заставит вихри ещё сильнее прижаться друг к другу и, вероятно, дополнительно вытянуться в длину, чтобы плотность эфира в них не сильно изменилась. Так, по мнению автора данной монографии, происходит превращение толстых вихрей-цилиндров в тонкие ниточки. А сам фотон становится похожим на перекрученную ленту, подобную сверлу (рис. 106), что позволяет ему как стреле пронзать космическое пространство и, не изменяя направления, проходить в нём расстояния в миллионы световых лет.

2 Рис 106.png


Верхняя оценка диаметра фотона пока не изменилась, но, скорее всего, это размер вторичного вихря-«шубы», окружающего фотонные нити, внутри которых находятся керны диаметрами порядка 10-14-10-15 м. Ввиду того, что при оптических опытах в приборах, ограниченных размерами лаборатории, плоскость поляризации света сохраняется, следует предположить, что скорость осевого вращения фотона мала по сравнению с поступательной скоростью движения. Тогда графическое изображение перекрученного фотона можно назвать условным: он совершит полный оборот за время, много большее того, сколько свет потратит, чтобы пройти расстояние, равное длине тела фотона. Но в оптических линиях связи, тянущихся вокруг всего земного шара, сердцевину волокна следует делать круглого сечения, чтобы фотоны любой поляризации могли свободно проходить по ней и вращаться. Вполне вероятно, что, путешествуя между континентами, фотон совершит несколько оборотов вокруг своей оси.

Перечислим основные преимущества нового представления о фотоне.

  1. Объяснение несоответствия геометрических поперечных размеров фотона и атома, породившего его (предположительно, фотон, как единое целое, по диаметру «шире» атома не более, чем на 3 порядка).
  2. Возможность представления поляризации света как преимущественного расположе ния вихрей под каким-то одним углом и вращения фотона как единого целого
  3. Наглядное пояснение причины частичной поляризации пучка света при падении на границу двух прозрачных сред с разным показателем преломления: если вихри падают как вертикальное лезвие ножа, то они проходят во вторую среду, если ударяются плашмя – отскакивают. Ведь отражённому фотонному вихрю «сопротивляются» несколько сотен атомов, а вихрь, прошедший внутрь, испытывает отталкивание не по всей длине сразу, а только на границе касания. Попробуйте бросить соломинку для коктейля в воду торцом и боком – сразу станет очевидна разница.
  4. Истолкование изменения фазы при отражении (без обмена фотонных вихрей местами) как запаздывания отражённой волны относительно падающей на полпериода из-за её временного прохождения во вторую среду.

Входящие в состав атома электроны можно разделить на внешние (оптические) и внутренние. С излучением видимого диапазона взаимодействуют только внешние электроны. Собственные частоты колебаний внутренних электронов настолько велики, что поле световой волны не действует на них и только волны рентгеновского диапазона могут прореагировать с ними [7] с. 83. Взаимодействие фотонов с веществом сводится, в первую очередь, к воздействию электрической составляющей световой волны на электроны, а вклад от магнитной составляющей (в виде силы Лоренца) мал. В опыте Винера фотоэмульсия почернела в местах максимума (пучности) электрического поля стоячей электромагнитной волны. Позже, в 1892 году, Друде и Нернст в аналогичных опытах подтвердили, что флуоресценция вещества также максимальна в пучностях электрического поля. А в 1933 году Айвс обнаружил, что фотоэффект тоже вызывается электрическим полем световой волны [7] с. 28-29.

Сейчас фотоны принято считать истинно нейтральными частицами, полностью тождест-венными своим античастицам. По значению заряда фотона есть современные исследования. Известно, что интерференция возможна только между когерентными фотонами. Если бы фотоны несли электрический заряд, они взаимодействовали бы с земным магнитным полем, причём такое взаимодействие меняло бы фазу их волновой функции. Вследствие этого к разным приёмникам приходили бы фотоны с неодинаковыми фазами, степень когерентности которых была бы ниже, чем в случае их полной электронейтральности. Заряженный фотон имел бы античастицу, несущую электрический заряд противоположного знака. В таком случае фотоны и антифотоны были бы разными частицами, не способными к интерференции. Учёт этого обстоятельства позволил снизить верхний предел фотонного заряда. Из вычислений следует, что он не может быть больше 10-46 заряда электрона [8]. С точки зрения построения эфиродинамической модели, у фотона действительно суммарный заряд практически нулевой. Даже выходящие из его вихорьков-цилиндров слабые положительные и отрицательные потоки постоянно чередуются. В том случае, когда длина измерительного инструмента имеет порядок нескольких длин волн, итоговое значение заряда фотона действительно будет близко к нулю. Остановить же фотон или хотя бы затормозить для детального сканирования, например, туннельным микроскопом, пока не получается. Правовинтовой фотон можно считать античастицей по отношению к левовинтовому, поскольку в них магнитные поля закручены в разные стороны, как и у других пар частиц-античастиц, например у нейтрона.

Дополнительные вихри внутри частиц §23

Меню 0001.png

[5] Пришло время вернуться к Сатурну с его особенностями газовых вихрей. Он подсказывает второй возможный механизм моментальной генерации фотонов и подводит к самому необычному, можно сказать, космическому предположению. Эта гипотеза о возникновении света проходит под номером три и прогнозирует появление излучения при резком изменении траектории движения частицы, когда керн вихря пошёл по одному пути, а его присоединённый вихрь керна образует отверстие в присоединённом вихре и тот, под действием центробежной силы, в этом месте разрывается. Как именно шлейф преобразуется в фотон, можно только догадываться, но кое-какие идеи на этот счёт имеются уже сейчас. Попробуем, наконец, ответить на вопрос, что скрывается под знаком вопроса на рисунке 30 внутри эфирной «шубы» протона и электрона? Для этого надо посмотреть на снимки Сатурна 2012-2014 года (рис. 125), на северном полюсе которого находится гексагональный вихрь размером в два диаметра земного шара [9].

2 Рис 125.png


Учёные смогли в лабораторных условиях смоделировать формирование подобного гексагона. Чтобы выяснить, как возникает такое образование, исследователи поставили на крутящийся стол 30-литровый баллон с водой. Вода моделировала атмосферу Сатурна и её обычное вращение. Внутрь поместили мешалку, вращающуюся быстрее ёмкости (рис. 126). Это генерировало миниатюрные вихри и струи, которые экспериментаторы визуализировали при помощи зелёной краски. Чем быстрее вращалась мешалка, тем больше становились вихри, заставляя близлежащий поток отклоняться от круговой формы. Таким способом авторам опыта удалось получить различные фигуры – овалы, треугольники, квадраты и, конечно, искомый шестиугольник (рис. 127).

2 Рис 126.png


2 Рис 127.png


По сути, учёные с новой стороны получили результат, схожий с эффектом Н. И. Коровякова, который больше известен под названием «Чаиночный парадокс» [10]. «Мы привыкли к тому, что более плотные частицы (а намокшие чаинки плотнее воды и тонут) при вращении отбрасываются к стенкам сосуда. Этот центробежный эффект используется в центрифуге. Но в стакане чая всё происходит наоборот, т. е. существует некая сила, преодолевающая действие центробежной силы. Раскрученные чаинки собираются в итоге в центре стакана в пятиугольник, который при повторении опытов медленно вращается и делает полный оборот в течение суток. Процентное соотношение разных фигур зависит от направления изначального вращения воды в стакане. При вращении против часовой стрелки (по вращению Земли) пятиугольная форма возникала в 62,5% случаев, а шестиугольная – в 32,5% (5% приходится на четырехугольную). Когда же вращение идёт по часовой стрелке, доля пятиугольников возрастает до 92,5%, остальные 7,5% приходятся на шестиугольники».

А теперь вспомним структуру электрона: у него тоже есть центральная сильно вращающаяся часть и более медленная оболочка. Их можно рассматривать как внешнюю и внутреннюю части подшипника качения. Тогда из-за разности скоростей двух слоёв между ними будут зарождаться и существовать продолжительное время миниатюрные вихорьки (рис. 128).

2 Рис 128.png


Если внимательно посмотреть на направление вращения этих вихорьков-роликов, станет видно, что для появления света им понадобится дополнение – вторая «половинка» фотона с противоположным вращением. Такие вихри в опыте с магнитотормозным излучением (рис. 112) может дать второй электрон, который будет повёрнут спином в противоположную сторону относительно первого. В статье [11] с. 442 указывается, что в опыте участвовали частицы в количестве 1012-1013 штук и интенсивность излучения действительно зависела от степени поляризации пучка. Полная поляризация вряд ли будет достигнута с учётом взаимодействия и столкновения частиц. Излучение фотонов будет оказывать дополнительное поляризующее действие на электроны, но для того, чтобы добиться этого эффекта на типичном ускорителе, потребуется вращать электроны по кругу в течение часа [11] с. 448. Поэтому вполне вероятно, что электронов со спином, направленным по полю и против поля, примерно поровну и для генерации излучения им не составит труда найти себе пару (рис. 129). Второй электрон может располагаться как сбоку, так и сверху/снизу от первого. Главное, чтобы при взаимодействии тороиды располагались перпендикулярно плоскости орбиты вращения в магнитном поле – тогда поляризация излучения совпадёт с той, которую регистрировали в опыте. Эта гипотеза рождения фотонов показывает лишь второй вариант, маловероятный, но «не невозможный», основной же считается гипотеза, высказанная в параграфе Испускание фотонов при движении заряженных частиц (§21) [5] рисунок 112 с.106.

2 Рис 129.png


Завершая описание механизма появления света в ускорителе частиц, стоит сказать о спектре этого излучения. Тот факт, что электроны не только обращаются по круговым орбитам в магнитном поле, но и вращаются вокруг собственной оси, а в случае спаренных электронов – ещё и вокруг общего центра масс, вполне подходит для объяснения несоответствия максимума частоты излучаемого света и частоты циркуляции электрона в поле. Основная частота должна определяться скоростями вращений и колебаний самих электронов (это влияет на размер вихря фотона). Относительно наблюдателя на эти движения накладывается скорость движения электронов в магнитном поле (складывается или вычитается), тогда следует ожидать нормального (похожего на колокол) распределения энергии фотонов по длинам волн, что действительно имеет место в реальности [11] с. 435.

Галерея изображений

✅Комментарии читателей

Анонимные отзывы

Вырази своё мнение! Это бесплатно, безопасно, без регистрации и рекламы.
См. Популярные статьи
См. Журнал комментариев (всего 18)
См. Журнал форума


Добавить свой комментарий
На сайте Эфиродинамика Вики приветствуются все комментарии. Если вы не хотите быть анонимным, зарегистрируйтесь или представьтесь. Это бесплатно.


avatar

Анонимный участник #1

3 месяца назад
Оценка 0++
Благодарю, классный материал.


Ссылки

  1. 1,0 1,1 1,2 Вихревая дорожка, также доро́жка Ка́рманаСтатья из Википедии
  2. Ацюковский В.А.Популярная эфиродинамика, 2005 г.DOC; PDF //§13, стр.96
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 Жужа М.М.Вихревые модели в электричестве и магнетизме , 2015 г.
  4. Ацюковский В.А.Общая эфиродинамика. Моделирование структур вещества и полей на основе представлений о газоподобном эфире, , 2008 г.– 584 с.
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 Жужа М.М.Эфиродинамика: от элементарных частиц до вихревой модели атома, 2017 г.
  6. 6,0 6,1 Остриков М.Ф. - Новые проявления магнетизма. СПб.: ВИККА им. А.Ф. Можайского, 1994 г. 160 c.
  7. 7,0 7,1 7,2 Бутиков Е. И.Оптика: Учебн. пособие для вузов.Высш. школа , 1986 г. 512 с.
  8. Altschul B.Bound on the Photon Charge from the Phase Coherence of Extragalactic Radia-tion [Eng.], 2007 г.
  9. Шестиугольник Сатурна(википедия), 10 января 2017 г.
  10. Чернуха В.В.Чаиночный парадокс, 15 февраля 2017 г.
  11. 11,0 11,1 11,2 Тернов И.М.Синхротронное излучение, 1995 г. – С. 429-456..