Электродинамический расчет фотона

Сергей Алеманов

Иногда ошибочно считается, что электромагнитные кванты – это всегда микрочастицы (фотоны), но это неверно, потому что их длина волны может быть любой. Например, существуют электромагнитные кванты с длиной волны 21см, свойства которых можно исследовать с помощью обычных радиоантенн, т.е. наблюдать у них электрические и магнитные потоки индукции. Таким образом, экспериментально подтверждено, что кванты электромагнитного потока излучения, как и все электромагнитные волны, имеют полевую структуру, т.е. состоят из электрических и магнитных потоков (единица измерения электрического потока – Кулон, магнитного – Вебер).

Фотон – это квант электромагнитного потока излучения, т.е. состоит из кванта электрического потока и кванта магнитного потока. Дискретность энергии электромагнитных потоков излучения (квантов света) – это следствие дискретности энергии электрических и магнитных потоков. В электромагнитной волне энергия электрического потока всегда равна энергии магнитного потока. Зная частоту изменения электрического потока индукции, можно найти ток электрического смещения:

Iсм = 2ev,

где e – квант электрического потока (квант количества электричества) 1,602·10–19Кл, v – частота.

Магнитная энергия электромагнитного кванта:

Wм = IсмФ0/2,

где Ф0 – квант магнитного потока (квант количества магнетизма) 2,068·10–15Вб. Согласно электродинамике, в поперечной электромагнитной волне электрическая энергия всегда равна магнитной Wэ = Wм, поэтому полная энергия электромагнитного кванта равна:

W = Wэ + Wм = 2Wм = IсмФ0.

Коэффициент пропорциональности h = 2eФ0 упрощает выражение:

W = IсмФ0 = 2eФ0v = hv.

Зная частоту изменения магнитного потока индукции, можно найти ЭДС:

U = 2Ф0v.

Эффективная мощность в электромагнитном возмущении:

P = UIсм = 2Ф0v·2ev = 4eФ0v2.

Протяженность поперечного возмущения равна половине длины волны, так как в поперечном возмущении разноименные области расположены поперечно, а не продольно, что является отличием поперечного возмущения от продольного. Т.е., чтобы найти энергию, надо умножить мощность на время, равное половине периода:

W = PT/2 = 4eФ0v2/2v = 2eФ0v = hv.

Соотношение между ЭДС и энергией:

W = 2eФ0v = eU.

1В=1,6022·10–19Дж, т.е. равен одному электронвольту. Таким образом, квант электромагнитного потока излучения с ЭДС в один вольт обладает энергией, равной одному электронвольту (1эВ=1,6022·10–19Дж). Например, в фотоне с длиной электромагнитной волны 0,5·10–6м:

ток смещения – 1,921·10–4А;

ЭДС – 2,480В;

мощность – 4,764·10–4Вт;

электромагнитная энергия – 3,972·10–19Дж (в электронвольтах W=2Ф0v=2,480эВ).

Таким образом, в электромагнитных волнах дискретны токи смещения и энергия электрических и магнитных потоков. Для их вычисления достаточно знать частоту электромагнитной волны, величину кванта электрического потока и кванта магнитного потока, либо вместо них использовать коэффициент пропорциональности h=2eФ0=6,626·10–34Кл·Вб, представляющий квант электромагнитного потока излучения, его еще называют квантом действия, изменяя размерность с Кл·Вб на Дж·с. То, что электродинамика позволяет рассчитывать дискретные электромагнитные волны – фотоны, не является чем-то необычным, электродинамика и создана для того, чтобы объяснять и рассчитывать электромагнитные процессы. Полевое строение фотона и электродинамический расчет его свойств приведены в [1].

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки