L'essence physique de la planche constante. Constante de Plank et géométrie de la nature quantique de la lumière

BARRE CONSTANTE
h, l'une des constantes numériques universelles de la nature, incluse dans de nombreuses formules et lois physiques qui décrivent le comportement de la matière et de l'énergie à l'échelle microscopique. L'existence de cette constante a été établie en 1900 par M. Planck, professeur de physique à l'Université de Berlin, dans un ouvrage qui posa les bases de la théorie quantique. Il a également donné une estimation préliminaire de sa taille. La valeur actuellement acceptée de la constante de Planck est (6,6260755 ± 0,00023)*10 -34 J*s. Planck a fait cette découverte en essayant de trouver une explication théorique au spectre de rayonnement émis par les corps chauffés. Ce rayonnement est émis par tous les corps constitués de grand nombre atomes, à toute température supérieure au zéro absolu, mais cela ne devient perceptible qu'à des températures proches du point d'ébullition de l'eau de 100°C et au-dessus. De plus, il couvre tout le spectre des fréquences, depuis les radiofréquences jusqu’aux régions infrarouges, visibles et ultraviolettes. Dans la région de la lumière visible, le rayonnement ne devient suffisamment brillant qu'à environ 550°C. La dépendance de l'intensité du rayonnement par unité de temps sur la fréquence est caractérisée par les distributions spectrales présentées dans la Fig. 1 pour plusieurs valeurs de température. Intensité du rayonnement à valeur donnée La fréquence est la quantité d’énergie émise dans une bande de fréquences étroite au voisinage d’une fréquence donnée. L'aire de la courbe est proportionnelle à l'énergie totale émise à toutes les fréquences. Comme il est facile de le constater, cette zone augmente rapidement avec l’augmentation de la température.

Planck voulait théoriquement dériver la fonction de distribution spectrale et trouver une explication à deux modèles simples établis expérimentalement : la fréquence correspondant à la lueur la plus brillante d'un corps chauffé est proportionnelle à température absolue, et l'énergie totale émise dans 1 s de surface unitaire de la surface d'un corps absolument noir est la quatrième puissance de sa température absolue. Le premier modèle peut être exprimé par la formule

Où nm est la fréquence correspondant à l'intensité maximale du rayonnement, T est la température absolue du corps et a est une constante dépendant des propriétés de l'objet émetteur. Le deuxième modèle est exprimé par la formule

Où E est l'énergie totale émise par une unité de surface en 1 s, s est une constante caractérisant l'objet émetteur et T est la température absolue du corps. La première formule est appelée loi de déplacement de Wien et la seconde est appelée loi de Stefan-Boltzmann. Sur la base de ces lois, Planck a cherché à dériver une expression exacte de la distribution spectrale de l'énergie émise à n'importe quelle température. Le caractère universel du phénomène pourrait s'expliquer du point de vue du deuxième principe de la thermodynamique, selon lequel les processus thermiques se produisant spontanément dans système physique, allez toujours dans le sens de l’établissement d’un équilibre thermique dans le système. Imaginons que deux corps creux A et B formes différentes, différentes tailles et de différents matériaux avec la même température se faisant face, comme le montre la Fig. 2. Si nous supposons que plus de rayonnement provient de A vers B que de B vers A, alors le corps B deviendrait inévitablement plus chaud aux dépens de A et l'équilibre serait spontanément perturbé. Cette possibilité est exclue par la deuxième loi de la thermodynamique et, par conséquent, les deux corps doivent rayonner la même quantité d'énergie et, par conséquent, la valeur de s dans la formule (2) ne dépend pas de la taille et du matériau de la surface émettrice, à condition que cette dernière soit une sorte de cavité. Si les cavités étaient séparées par un écran couleur qui filtrerait et réfléchirait tous les rayonnements, à l’exception des rayonnements d’une seule fréquence, alors tout ce qui est dit resterait vrai. Cela signifie que la quantité de rayonnement émise par chaque cavité dans chaque partie du spectre est la même et que la fonction de distribution spectrale de la cavité est loi universelle nature, et la quantité a dans la formule (1), comme la quantité s, est une constante physique universelle.

Planck, qui connaissait bien la thermodynamique, a préféré cette solution particulière au problème et, par essais et erreurs, a trouvé une formule thermodynamique permettant de calculer la fonction de distribution spectrale. La formule résultante était cohérente avec toutes les données expérimentales disponibles et, en particulier, avec les formules empiriques (1) et (2). Pour expliquer cela, Planck a utilisé une astuce astucieuse suggérée par la deuxième loi de la thermodynamique. Estimant à juste titre que la thermodynamique de la matière était mieux étudiée que la thermodynamique du rayonnement, il concentra son attention principalement sur la substance des parois de la cavité, et non sur le rayonnement à l'intérieur de celle-ci. Étant donné que les constantes incluses dans les lois de Vienne et de Stefan-Boltzmann ne dépendent pas de la nature de la substance, Planck avait le droit de faire des hypothèses concernant le matériau des murs. Il a choisi un modèle dans lequel les parois étaient constituées d'un grand nombre de minuscules oscillateurs chargés électriquement, chacun ayant une fréquence différente. Les oscillateurs peuvent osciller sous l'influence d'un rayonnement incident sur eux, émettant de l'énergie. L'ensemble du processus pourrait être étudié sur la base des lois bien connues de l'électrodynamique, c'est-à-dire la fonction de distribution spectrale pourrait être trouvée en calculant l'énergie moyenne d'oscillateurs de différentes fréquences. En inversant la séquence de raisonnement, Planck, sur la base de la fonction de distribution spectrale correcte qu'il a devinée, a trouvé une formule pour l'énergie moyenne U d'un oscillateur de fréquence n dans une cavité en équilibre à température absolue T :

Où b est une quantité déterminée expérimentalement et k est une constante (appelée constante de Boltzmann, bien qu'elle ait été introduite pour la première fois par Planck), qui apparaît en thermodynamique et théorie cinétique des gaz Puisque cette constante est généralement accompagnée d’un facteur T, il convient d’introduire une nouvelle constante h = bk. Alors b = h/k et la formule (3) peut être réécrite comme

La nouvelle constante h est la constante de Planck ; sa valeur calculée par Planck était de 6,55 × 10-34 JHs, ce qui n'est différent que d'environ 1 % de la valeur moderne. La théorie de Planck a permis d'exprimer la valeur de s dans la formule (2) en fonction de h, k et de la vitesse de la lumière c :

Cette expression s'accordait avec l'expérience dans la mesure où les constantes étaient connues avec exactitude ; Plus tard, des mesures plus précises n’ont révélé aucune anomalie. Ainsi, le problème de l’explication de la fonction de distribution spectrale a été réduit à un problème « simple ». Il fallait expliquer la signification physique de la constante h, ou plutôt du produit hn. La découverte de Planck était que sa signification physique ne peut être expliquée qu'en introduisant dans la mécanique un concept complètement nouveau de « quantique d'énergie ». Le 14 décembre 1900, lors d'une réunion de la Société allemande de physique, Planck montra dans son rapport que la formule (4), et donc les autres formules, peuvent s'expliquer si l'on suppose qu'un oscillateur de fréquence n échange de l'énergie avec Champ électromagnétique non pas de manière continue, mais comme par étapes, gagnant et perdant son énergie par portions discrètes, quanta, dont chacun est égal à hn.
voir également
UN RAYONNEMENT ÉLECTROMAGNÉTIQUE ;
CHALEUR ;
THERMODYNAMIQUE.
Les conséquences de la découverte de Planck sont présentées dans les articles EFFET PHOTOÉLECTRIQUE ;
EFFET COMPTON ;
ATOME ;
STRUCTURE ATOMIQUE;
MÉCANIQUE QUANTIQUE . La mécanique quantique est théorie générale phénomènes à l’échelle microscopique. La découverte de Planck apparaît désormais comme une conséquence importante d'une nature particulière découlant des équations de cette théorie. En particulier, il s’est avéré qu’elle est valable pour tous les processus d’échange d’énergie qui se produisent lors d’un mouvement oscillatoire, par exemple dans les phénomènes acoustiques et électromagnétiques. Cela explique la grande capacité de pénétration du rayonnement X, dont les fréquences sont 100 à 10 000 fois supérieures aux fréquences caractéristiques de la lumière visible et dont les quanta ont une énergie correspondante plus élevée. La découverte de Planck sert de base à toute la théorie ondulatoire de la matière, qui traite de propriétés des vagues particules élémentaires et leurs combinaisons. D'après la théorie de Maxwell, on sait qu'un faisceau de lumière d'énergie E transporte un moment p égal à

Où c est la vitesse de la lumière. Si les quanta de lumière sont considérés comme des particules dont chacune a une énergie hn, alors il est naturel de supposer que chacun d’eux a une impulsion p égale à hn/c. La relation fondamentale reliant la longueur d'onde l avec la fréquence n et la vitesse de la lumière c a la forme

Ainsi, l’expression de l’élan peut s’écrire h/l. En 1923, l'étudiant diplômé L. de Broglie a suggéré que non seulement la lumière, mais aussi toutes les formes de matière, sont caractérisées par un dualisme onde-particule, exprimé dans les relations

Entre les caractéristiques d'une onde et d'une particule. Cette hypothèse s'est confirmée, faisant de la constante de Planck une constante physique universelle. Son rôle s’est avéré bien plus important que ce à quoi on aurait pu s’attendre dès le début.
LITTÉRATURE
Métrologie quantique et constantes fondamentales. M., 1973 Scheff H.-G. De Kirchhoff à Planck. M., 1981

Encyclopédie de Collier. - Société ouverte. 2000 .

Voyez ce qu'est « PLANCHE CONSTANTE » dans d'autres dictionnaires :

- (quantum d'action) la constante principale de la théorie quantique (voir Mécanique quantique), du nom de M. Planck. Constante de planche h ??6.626.10 34 J.s. La quantité est souvent utilisée. = h/2????1.0546.10 34 J.s, également appelée constante de Planck... Grand dictionnaire encyclopédique

- (quantum d'action, noté h), physique fondamentale. une constante qui définit un large éventail de propriétés physiques phénomènes pour lesquels la discrétion des quantités à dimension d'action est essentielle (voir MÉCANIQUE QUANTIQUE). Introduit en allemand. le physicien M. Planck en 1900 à... ... Encyclopédie physique

- (quantum d'action), constante principale de la théorie quantique (voir Mécanique quantique). Nommé d'après M. Planck. Constante de Planck h≈6,626·10 34 J·s. La valeur h = h/2π≈1,0546·10 34 J·s est souvent utilisée, également appelée constante de Planck. * * *… … Dictionnaire encyclopédique

Constante de Planck (quantum d'action) la constante principale de la théorie quantique, un coefficient reliant la quantité d'énergie un rayonnement électromagnétique avec sa fréquence. Le quantum d’action et le quantum du moment cinétique ont également un sens. Introduit dans l'usage scientifique M ... Wikipedia

Quantique d'action (Voir Action), une constante physique fondamentale (Voir Constantes physiques), définissant un large éventail de phénomènes physiques pour lesquels une action discrète est essentielle. Ces phénomènes sont étudiés en mécanique quantique (Voir... Grande Encyclopédie Soviétique

- (quantum d'action), basique. constante de la théorie quantique (voir Mécanique quantique). Nommé d'après M. Planck. P.p. h 6,626*10 34 J*s. La valeur H = h/2PI 1,0546*10 34 J*s est souvent utilisée, également appelée. P.p... Sciences naturelles. Dictionnaire encyclopédique

Physique fondamentale. constant, quantique d'action, ayant la dimension du produit de l'énergie et du temps. Détermine le physique phénomènes du micromonde, caractérisés par des phénomènes physiques discrets quantités avec la dimension de l'action (voir Mécanique quantique). En taille... ... Encyclopédie chimique

L'un des physiques absolus une constante qui a la dimension de l'action (énergie X temps) ; dans le système CGS, le p.p. h est égal à (6,62377 + 0,00018). 10 27 erg x sec (+0,00018 erreur de mesure possible). Il a été introduit pour la première fois par M. Planck (M. Planck, 1900) en... ... Encyclopédie mathématique

Quantique d'action, l'un des principaux constantes de la physique, reflète la spécificité des modèles dans le micromonde et joue rôle fondamental en mécanique quantique. P. p. h (6,626 0755 ± 0,000 0040)*10 34 J*s. La valeur L = d/2i = (1,054 572 66 ± ... Grand dictionnaire polytechnique encyclopédique

Constante de Planck (quantum d'action)- l'une des constantes fondamentales du monde (constantes), jouant un rôle décisif dans le micromonde, se manifestant par l'existence de propriétés discrètes des micro-objets et de leurs systèmes, exprimées par des nombres quantiques entiers, à l'exception des demi-entiers... ... Les débuts des sciences naturelles modernes

Livres

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Travaux de laboratoire n°

ÉTUDIER LES RÉGULARITÉS DES SPECTRES ET DÉTERMINER LA CONSTANTE DE PLANCK

Objectif du travail : détermination expérimentale de la constante de Planck à l'aide de spectres d'émission et d'absorption.

Appareils et accessoires : spectroscope, lampe à incandescence, lampe à mercure, cuvette à pic chromé.

INTRODUCTION THÉORIQUE

Un atome est la plus petite particuleélément chimique qui détermine ses propriétés fondamentales. Le modèle planétaire de l'atome a été étayé par les expériences d'E. Rutherford. Au centre de l'atome se trouve un noyau chargé positivement avec une charge Z∙e (Z– le nombre de protons dans le noyau, c'est-à-dire numéro de sérieélément chimique du tableau périodique de Mendeleev ; e– la charge d'un proton est égale à la charge d'un électron). Les électrons se déplacent autour du noyau dans le champ électrique du noyau.

La stabilité d'un tel système atomique est justifiée par les postulats de Bohr.

Le premier postulat de Bohr(postulat d'état stationnaire) : dans un état stable d'un atome, les électrons se déplacent sur certaines orbites stationnaires sans émettre d'énergie électromagnétique ; les orbites des électrons stationnaires sont déterminées par la règle de quantification :

. (2)

Un électron se déplaçant sur une orbite autour d’un noyau est soumis à l’action de la force coulombienne :

. (3)

Pour un atome d'hydrogène Z=1. Alors

. (4)

En résolvant ensemble les équations (2) et (4), nous pouvons déterminer :

a) rayon orbital

; (5)

b) vitesse des électrons

; (6)

c) énergie électronique

. (7)

Niveau d'énergie– l'énergie possédée par un électron d'un atome dans un certain état stationnaire.

Un atome d'hydrogène possède un électron. État de l'atome avec n=1 est appelé l’état fondamental. Énergie de l'état fondamental

Dans son état fondamental, un atome ne peut absorber que de l’énergie.

Lors des transitions quantiques, les atomes (molécules) sautent d'un état stationnaire à un autre, c'est-à-dire d'un état stationnaire à un autre. niveau d'énergie un autre. Le changement d'état des atomes (molécules) est associé aux transitions énergétiques des électrons d'une orbite stationnaire à une autre. Dans ce cas, des ondes électromagnétiques de différentes fréquences sont émises ou absorbées.

Le deuxième postulat de Bohr(règle de fréquence) : lorsqu'un électron se déplace d'une orbite stationnaire à une autre, un photon avec de l'énergie est émis ou absorbé

, (8)

égal à la différence d'énergie des états stationnaires correspondants ( Et - respectivement, l'énergie des états stationnaires de l'atome avant et après rayonnement ou absorption).

L'énergie est émise ou absorbée en parties séparées - quanta (photons), et l'énergie de chaque quantum (photon) est associée à la fréquence ν rapport des ondes émises

, (9)

Où h– La constante de Planck. constante de Planck– l'une des constantes les plus importantes de la physique atomique, numériquement égale à l'énergie d'un quantum de rayonnement à une fréquence de rayonnement de 1 Hz.

En tenant compte de cela, l’équation (8) peut s’écrire sous la forme

. (10)

La totalité des ondes électromagnétiques de toutes fréquences qu’un atome (molécule) donné émet et absorbe est spectre d'émission ou d'absorption d'une substance donnée. Puisque l'atome de chaque substance a le sien structure interne, par conséquent, chaque atome a un spectre individuel et unique. C'est la base de l'analyse spectrale, découverte en 1859 par Kirchhoff et Bunsen.

Caractéristiques des spectres d'émission

La composition spectrale du rayonnement des substances est très diversifiée. Malgré cela, tous les spectres peuvent être divisés en trois types.

Spectres continus. Le spectre continu représente les longueurs de toutes les ondes. Il n'y a pas de rupture dans un tel spectre ; il est constitué de sections de couleurs différentes qui se transforment les unes dans les autres.

Les spectres continus (ou continus) sont produits par des corps à l'état solide ou liquide (lampe à incandescence, acier en fusion, etc.), ainsi que par des gaz hautement comprimés. Pour obtenir un spectre continu, le corps doit être chauffé à haute température.

Un spectre continu est également produit par le plasma à haute température. Les ondes électromagnétiques sont émises par le plasma principalement lorsque des électrons entrent en collision avec des ions.

Spectres de raies. Les spectres d'émission de raies sont constitués de raies spectrales individuelles séparées par des espaces sombres.

Les spectres de raies donnent toutes les substances à l’état atomique gazeux. Dans ce cas, la lumière est émise par des atomes qui n'interagissent pratiquement pas les uns avec les autres. La présence d'un spectre de raies signifie qu'une substance n'émet de la lumière qu'à certaines longueurs d'onde (plus précisément, dans certains intervalles spectraux très étroits).

Spectres rayés. Les spectres d'émission en bandes sont constitués de groupes distincts de raies si rapprochées qu'elles se fondent en bandes. Ainsi, le spectre rayé est constitué de bandes individuelles séparées par des espaces sombres.

Contrairement aux spectres linéaires, les spectres rayés ne sont pas créés par des atomes, mais par des molécules qui ne sont pas liées ou faiblement liées les unes aux autres.

Pour observer les spectres atomiques et moléculaires, on utilise la lueur de la vapeur d'une substance dans une flamme ou la lueur d'une décharge de gaz dans un tube rempli du gaz étudié.

Caractéristiques des spectres d'absorption.

Le spectre d'absorption peut être observé si, sur le trajet du rayonnement provenant d'une source qui donne un spectre d'émission continu, on place une substance qui absorbe certains rayons de différentes longueurs d'onde.

Dans ce cas, des lignes ou des rayures sombres seront visibles dans le champ de vision du spectroscope aux endroits du spectre continu qui correspondent à l'absorption. La nature de l'absorption est déterminée par la nature et la structure de la substance absorbante. Le gaz absorbe la lumière précisément aux longueurs d’onde qu’il émet lorsqu’il est fortement chauffé. La figure 1 montre les spectres d'émission et d'absorption de l'hydrogène.

Les spectres d'absorption, comme les spectres d'émission, sont divisés en continu, linéaire et rayé.

Spectres continus les absorptions sont observées lorsqu'elles sont absorbées par une substance à l'état condensé.

Spectres de raies les absorptions sont observées lorsqu'une substance absorbante à l'état gazeux (gaz atomique) est placée entre la source d'un spectre continu de rayonnement et le spectroscope.

Rayé– lorsqu'il est absorbé par des substances constituées de molécules (solutions).

JUSTIFICATION DE LA MÉTHODOLOGIE DE RECHERCHE

Pour obtenir un spectre d'absorption rayé, une solution aqueuse de chrome, c'est-à-dire du dichrome de potassium, est utilisée (
).

Selon la théorie quantique, les atomes, les ions et les molécules émettent non seulement de l’énergie sous forme de quanta, mais absorbent également de l’énergie sous forme de quanta. Énergie d'un quantum d'émission et d'absorption pour une certaine substance (à une certaine fréquence ) est le même. Sous l'influence de la lumière, une décomposition chimique des molécules se produit, qui ne peut être provoquée que par un quantum de lumière ayant l'énergie
, suffisant (ou supérieur) pour la décomposition.

Considérons une solution aqueuse de dihydroxyde de potassium
. Dans l’eau, ses molécules se dissocient en ions comme suit :

Lors de la réaction, des ions apparaissent dans la solution
. Si cette solution est éclairée par une lumière blanche (achromatique), alors sous l'influence des quanta de lumière absorbés par le pic de chrome, les ions se désintégreront
. Dans ce cas, chaque ion « capturera » (« absorbera ») un quantum de rayonnement irradiant avec l’énergie
. De ce fait, le spectre aura une bande d'absorption dont le début correspond à la fréquence . La réaction de décomposition s’écrit comme suit :

.

L'énergie de cette réaction pour un kilomole de chrome est connue expérimentalement ( E=2,228.10 8 J/kmol).

Selon la loi d'Avogadro, chaque kilomole d'une substance contient même nombre atomes égaux au nombre d'Avogadro N UN=6,02 10 26 kmol -1, donc de l'énergie est nécessaire pour la désintégration d'un ion

. (11)

Par conséquent, l’énergie du quantum de lumière absorbé doit être supérieure ou égale à l’énergie nécessaire pour diviser un ion.
, c'est
. Utiliser l'égalité

(12)

déterminer la fréquence la plus basse du quantum qui divise l'ion :

, (13)

Où - la fréquence la plus basse dans la bande d'absorption spectrale (le bord de la bande du côté lumière rouge).

Utiliser la relation entre la fréquence et longueur d'onde , l'expression (13) s'écrit comme suit :

, (14)

où c est la vitesse de la lumière dans le vide (c=3·10 8 m/s).

A partir de l’égalité (14) on détermine la constante de Planck

. (15)

ÉTUDES EXPÉRIMENTALES

Détermination de la longueur d'onde la ligne extrême (à droite) dans la bande d'absorption lors de l'observation du spectre du pic de chrome est réalisée dans l'ordre suivant :

Calibrez le spectroscope à l’aide du spectre de rayonnement, puis compilez et remplissez le tableau 1 pour construire une courbe d’étalonnage.

Tableau 1

Couleur du spectre ou de la ligne	Longueur d'onde, nm	Position des limites des sections ou raies du spectre selon le spectroscope n, division
Pour un spectre continu
Orange
Vert clair
Violet
Pour le spectre des raies de la vapeur de mercure
Rouge foncé (luminosité moyenne)
Rouge (luminosité moyenne)
Jaune 1 (lumineux)
Jaune 2 (lumineux)
Vert (très brillant)
Violet 1 (très brillant)
Violet 2 (faible)
Violet 3 (luminosité moyenne)

Étalonnage du spectroscope

Le spectroscope est calibré dans l’ordre suivant :

Une source lumineuse est installée devant la fente du spectroscope dont le spectre est linéaire (lampe à mercure, tube à hélium, etc.) ou continu (lampe à incandescence). À l'aide du tableau 1, notez quel nombre n les divisions du spectroscope correspondent à une certaine ligne (cela est fait pour toutes les lignes visibles), c'est-à-dire que les valeurs sont obtenues pour chaque ligne n et tracez-les le long de l’axe des x. Dans le même temps, les valeurs de longueur d'onde pour chaque ligne sont extraites du tableau et marquées le long de l'axe des ordonnées . Les points résultants à l'intersection des abscisses et des ordonnées correspondantes sont reliés par une courbe lisse ;

Sur une grande feuille de papier millimétré, les valeurs de longueur d'onde sont tracées le long de l'axe des ordonnées. dans la gamme de la partie visible des spectres continus ou linéaires (400-750 nm), en respectant l'échelle, et selon l'axe des abscisses - les valeurs n le nombre total de divisions du tambour du spectromètre, couvrant toute la gamme des spectres continus ou linéaires (400-750 nm), en tenant compte du fait qu'un tour du tambour (vis micrométrique) correspond à n=50, soit cinquante divisions.

3. Placer une cuvette avec un pic de chrome devant la fente du spectroscope (spectromètre) et pointer le filament vertical de ce spectromètre vers le bord de la bande d'absorption (bande sombre). Dans cette position, le numéro de division est enregistré sur le spectromètre et, à l'aide d'une courbe d'étalonnage, la longueur d'onde correspondant au bord de la bande d'absorption est déterminée. L'expérience est réalisée quatre à cinq fois pour obtenir la valeur moyenne de la constante de Planck
, ainsi que pour calculer les erreurs de mesure.

4. Calculez la constante de Planck pour chaque mesure à l’aide de la formule (15).

5. Déterminez l'erreur absolue de chaque mesure, la valeur moyenne de l'erreur absolue et erreur relative:

; (16)

; (17)

. (18)

6. Enregistrez les résultats des mesures et des calculs dans le tableau 2.

7. Enregistrez le résultat de la mesure sous la forme :

8. Vérifiez si la valeur du tableau de la constante de Planck appartient à l'intervalle obtenu (19).

Tableau 2

	n, division	, n.m.	, J s	, J s	, J s	, J s	, %

Questions de contrôle

Décrivez le modèle planétaire de l'atome.

Énoncez le premier postulat de Bohr. Quelle est la règle pour quantifier l’orbite électronique ?

Quelles valeurs le rayon orbital, la vitesse et l'énergie d'un électron dans un atome peuvent-ils prendre ?

Qu'est-ce qu'un niveau d'énergie ?

Formulez le deuxième postulat de Bohr.

Quelle est l'énergie d'un photon ?

Quelle est la signification physique de la constante de Planck ? A quoi est-ce égal ?

Décrire le spectre d'émission. En quels types sont-ils divisés ? Que faut-il pour observer les spectres d’émission ?

Décrivez les spectres d’absorption. En quels types sont-ils divisés ? Que faut-il pour observer les spectres d’absorption ?

Décrire le principe de fonctionnement et la structure du spectroscope.

Qu'est-ce que l'étalonnage d'un spectroscope ? Quels spectres ont été utilisés pour l’étalonnage ? À l’aide de la courbe d’étalonnage d’un spectroscope, comment déterminer la longueur d’onde correspondant au bord de la bande d’absorption ?

Décrire la procédure à suivre pour effectuer les travaux.

LISTE BIBLIOGRAPHIQUE

Agapov B.T., Maksyutin G.V., Ostroverkhov P.I. Atelier laboratoire de physique. – M. : lycée, 1982.

Korsunsky M.I. Optique, structure atomique, noyau atomique. – M. : Fizmatgiz, 1962.

Atelier physique/Ed. I.V. Ivéronova. – M. : Fizmatgiz, 1962.

changement du 19/11/2011 - (animation ajoutée)

Il faut rappeler que dans le modèle de « Physique Logique » de Rod Johnson on voit ce qui suit :

Il n’y a pas de « particules solides », il n’y a que des groupements d’énergie.
chaque dimension quantique peut être expliquée géométriquement comme une forme de champs d’énergie structurés et qui se croisent.
les atomes sont des formes d'énergie contrarotatives sous la forme de solides platoniciens, à savoir des formes d'énergie contrarotatives octaèdre et tétraèdre. De plus, chaque forme de vibration/pulsation correspond à une certaine densité de base de l'éther.
dans tout l’Univers, tous les niveaux de densité ou dimensions sont structurés à partir de deux niveaux primaires d’éther, interagissant continuellement les uns avec les autres.

Selon le modèle de Johnson, il existe un , qui recoupe continuellement notre réalité dans chaque atome, au plus petit niveau. Chaque atome a une géométrie dans notre réalité et une géométrie opposée et inverse dans une réalité parallèle. Les deux géométries tournent dans des directions opposées l’une dans l’autre. Chaque étape de ce processus vous guide.

Cependant, comme les scientifiques traditionnels n'ont pas encore visualisé les solides de Platon imbriqués les uns dans les autres, divisant axe commun et capables de tourner dans des directions opposées, ils ont perdu l’image de la réalité quantique.

La plupart des gens savent déjà que le rayonnement thermique et la lumière sont créés par quelque chose de très simple : le mouvement d’éclats d’énergie électromagnétique appelés « photons ».

Cependant, jusqu’en 1900, on croyait que la lumière et la chaleur ne se déplaçaient pas sous la forme d’unités discrètes de « photons », mais plutôt de manière douce, fluide et inextricable. Le physicien Max Planck a été le premier à découvrir qu'au plus petit niveau, la lumière et la chaleur se déplacent par « pulsations » ou « paquets » d'énergie mesurant 10 à 32 cm (par rapport à cette taille). noyau atomique aurait la taille d'une planète !)

Il est intéressant de noter que plus l’oscillation est rapide, plus les paquets sont gros et, par conséquent, plus l’oscillation est lente, plus les paquets sont petits.

Planck a découvert que la relation entre la vitesse d'oscillation et la taille du paquet reste toujours constante, quelle que soit la manière dont vous les mesurez. La relation constante entre la vitesse de swing et la taille des paquets est connue sous le nom de loi de distribution de Wein.

Planck a découvert un nombre unique exprimant ce rapport. Elle est désormais connue sous le nom de « constante de Planck ».

Un article de Caroline Hartman (numéro de décembre 2001 de la revue Science and Technology of the 21st Century) est consacré exclusivement aux découvertes de Max Planck. Elle révèle que le puzzle créé par ses découvertes reste entier :

« Aujourd'hui, afin de mieux comprendre la structure de l'atome, il est de notre devoir de poursuivre les recherches de scientifiques tels que Curie, Lise Meitner et Otto Hahn.
Mais les questions fondamentales : qu’est-ce qui cause le mouvement des électrons, s’il obéit à certaines lois géométriques et pourquoi certains éléments sont plus stables que d’autres, n’ont pas encore de réponses et attendent de nouvelles hypothèses et idées avancées.

Dans cette note, nous pouvons déjà voir la réponse à la question de Hartman. Comme nous l'avons dit, les découvertes de Planck ont ​​été réalisées grâce à l'étude du rayonnement thermique. Le paragraphe d'introduction de l'article de Caroline Hartman est une description parfaite de ses réalisations :

« Il y a cent ans, le 14 décembre 1900, le physicien Max Planck (1858-1947) annonçait la découverte d'une nouvelle formule de rayonnement capable de décrire tous les modèles observés lorsque la matière est chauffée, lorsqu'elle commence à émettre de la chaleur de différentes couleurs.
De plus, la nouvelle formule reposait sur une hypothèse importante : l'énergie du rayonnement n'est pas constante, le rayonnement ne se produit que par paquets d'une certaine taille.
La difficulté est de savoir comment rendre l’hypothèse derrière la « formule » physiquement compréhensible. Qu’entend-on par « paquets d’énergie » qui ne sont même pas constants, mais changent proportionnellement à la fréquence d’oscillation (loi de distribution de Wein) ? »

Un peu plus tard, Hartman continue :

« Planck savait que chaque fois que vous rencontrez un problème apparemment insoluble dans la nature, il doit y avoir des schémas plus complexes sous-jacents ; autrement dit, il doit y avoir une « géométrie de l’Univers » différente de celle que l’on pensait auparavant.
Par exemple, Planck a toujours insisté pour que la fiabilité des équations de Maxwell soit reconsidérée parce que la physique avait atteint un stade de développement auquel les soi-disant « lois de la physique » n'étaient plus universelles.

Le cœur du travail de Planck peut être exprimé dans une équation simple qui décrit comment la matière radiative libère de l'énergie sous forme de « paquets » ou de salves.

Cette équation E = hv, Où E est l'énergie finale mesurée, v– fréquence de vibration du rayonnement libérant de l'énergie, et h– connue sous le nom de « Constante de Planck », qui régule le « flux » entre v Et E.

La constante de Planck est 6,626 . Il s’agit d’une expression abstraite car elle exprime une relation pure entre deux grandeurs et n’a pas besoin d’être attribuée à une autre catégorie de mesure spécifique que celle-là.

Planck n'a pas découvert cette constante par miracle ; il l'a plutôt déduite méticuleusement à travers l'étude de nombreux différents types Radiation thermique.

C’est le premier mystère majeur que Johnson éclaircit dans ses recherches. Il rappelle que le système de coordonnées cartésiennes (rectangulaires) est utilisé pour mesurer la constante de Planck.

Ce système porte le nom de son créateur René Descartes et signifie que les cubes sont utilisés pour mesurer l'espace tridimensionnel.

C’est devenu si courant que la plupart des scientifiques ne le considèrent même pas comme quelque chose d’inhabituel – juste sa longueur, sa largeur et sa hauteur.

Des expériences telles que celle de Planck utilisent un petit cube pour mesurer l'énergie se déplaçant dans une région spécifique de l'espace. Dans le système de mesure Planck, par souci de simplicité, ce cube s'est naturellement vu attribuer un volume « unité ».

Cependant, lorsque Planck a écrit sa constante, il ne voulait pas traiter un nombre décimal, il a donc déplacé le volume du cube vers 10. Cela rendait la constante égale 6,626 au lieu de 0,6626 .

Ce qui était vraiment important était la relation entre quelque chose à l'intérieur du cube (6.626) et le cube lui-même (10).

Peu importe que vous attribuiez au cube un volume de un, dix ou tout autre nombre, puisque le rapport reste toujours constant. Comme nous l’avons dit, Planck n’a mis en évidence la nature constante de cette relation qu’à travers des expériences méticuleuses menées sur de nombreuses années.

N'oubliez pas qu'en fonction de la taille du sac que vous sortez, vous devrez le mesurer à l'aide d'un cube de taille différente.

Et pourtant, tout ce qui se trouve à l'intérieur du cube aura toujours 6,626 unités de volume cubique si le cube lui-même a un volume de 10 unités, quelles que soient les dimensions impliquées.

À l'heure actuelle, il convient de noter : l'ampleur 6,626 très proche de 6,666 , ce qui est exactement 2/3 sur 10. Il faut donc se demander : « Pourquoi sont-ils si importants ? 2/3 ?”

Sur la base de principes géométriques simples et mesurables expliqués par Fuller et d'autres, nous savons que si un tétraèdre était parfaitement placé à l'intérieur d'une sphère, il remplirait exactement 1/3 du volume total de la sphère. Soit 3,333 sur 10.

En fait un photon est constitué de deux tétraèdres réunis, c'est ce que l'on voit sur la figure.

Le volume total (énergie) se déplaçant à travers le cube sera exactement 2/3 (6,666) du volume total du cube, auquel Planck a attribué le numéro 10.

Buckminster Fuller fut le premier à découvrir qu'un photon est composé de deux tétraèdres. Il l'a annoncé au monde en 1969 à Planification de la planète, après quoi il a été complètement oublié.

Une petite différence de 0,040 entre le rapport « net » de 6,666 ou 2/3 et la constante de Planck de 6,626 est créée capacité de vide spécifique, qui absorbe de l'énergie.

La capacité spécifique d'un vide peut être calculée avec précision à l'aide de ce que l'on appelle l'équation de Coulomb.

En termes plus simples, l’énergie éthérique du « vide physique » absorbera une petite quantité de toute énergie qui le traverse.

Donc, dès qu’on prend en compte l’équation de Coulomb, les nombres fonctionnent parfaitement. De plus, si nous mesurons l'espace en utilisant des coordonnées tétraédriques au lieu de coordonnées cubiques, l'équation de Planck E = hv n'est pas nécessaire. Dans ce cas, l’énergie sera mesurée de manière égale des deux côtés de l’équation, c’est-à-dire que E (énergie) sera égal à v (fréquence), et il n’y aura pas besoin de « constante » entre eux.

Les « ondulations » d'énergie démontrées par la constante de Planck sont connues par les physiciens quantiques sous le nom de « photons ». Nous considérons généralement les « photons » comme des porteurs de lumière, mais ce n’est qu’une de leurs fonctions.

Ce qui est plus important c'est que Lorsque les atomes absorbent ou libèrent de l’énergie, celle-ci est transférée sous forme de « photons ».

Des chercheurs comme Milo Wolf nous rappellent que la seule chose dont nous sommes sûrs à propos du terme « photon » est qu'il s'agit d'un impulsion traversant le champ éther/énergie du point zéro.

Nous pouvons maintenant voir que cette information contient une composante géométrique, ce qui suggère que les atomes doivent également avoir la même géométrie.

Une autre anomalie découverte qui démontre la présence de géométrie au niveau quantique est le théorème des inégalités de Bell.

Dans ce cas, deux photons sont émis dans des directions opposées. Chaque photon est émis par une structure atomique excitée distincte. Les deux structures atomiques sont constituées d’atomes identiques et se désintègrent toutes deux au même rythme.

Cela permet à deux photons « appariés » possédant les mêmes qualités énergétiques d’être libérés simultanément dans des directions opposées. Les deux photons traversent ensuite des filtres polarisants tels que des miroirs, ce qui devrait théoriquement changer la direction du déplacement.

Si un miroir est positionné à un angle de 45° et l’autre à un angle de 30°, il serait naturel de s’attendre à ce que les rotations angulaires des photons soient différentes.

Cependant, lorsque cette expérience a été réalisée, malgré la différence d’angles des miroirs, les photons effectuaient simultanément la même rotation angulaire !

Le degré de précision de l’expérience est stupéfiant, comme le décrit le livre de Milo Wolf :

"Dans l'expérience la plus récente d'Elaine Aspect, pour éliminer complètement toute possibilité d'influences locales d'un détecteur à l'autre, Dalibard et Roger ont utilisé des commutateurs acoustiques-optiques à une fréquence de 50 MHz, déplaçant les ensembles de polariseurs pendant le vol des photons. .

Le théorème de Bell et les résultats de l'expérience indiquent que des parties de l'Univers sont connectées les unes aux autres à un certain niveau interne (ce qui n'est pas évident pour nous), et ces connexions sont fondamentales (la théorie quantique est fondamentale).

Comment pouvons-nous les comprendre ? Et bien que le problème ait été analysé de manière très approfondie (Wheeler et Zurek, 1983 ; d'Espagnat, 1983 ; Herbert, 1985 ; Stap, 1982 ; Bohm et Healy, 1984 ; Pagels, 1982 ; et autres), aucune solution n'a été trouvée. .

Les auteurs ont tendance à être d’accord avec la description suivante des connexions non locales :
1. Ils relient des événements dans des endroits séparés sans champs ni matière connus.
2. Ils ne s’affaiblissent pas avec la distance ; que ce soit un million de kilomètres ou un centimètre.
3. Ils semblent voyager plus vite que la vitesse de la lumière.

Sans aucun doute, dans le cadre de la science, il s’agit d’un phénomène très déroutant.

Le théorème de Bell stipule que les « photons » énergétiquement appariés sont en réalité maintenus ensemble par une seule force géométrique, à savoir le tétraèdre, qui continue de se dilater (de devenir plus grand) à mesure que les photons se séparent.

À mesure que la géométrie entre eux s’étend, les photons continueront à maintenir la même position de phase angulaire les uns par rapport aux autres.

Le prochain point d’étude est l’onde électromagnétique elle-même.

Comme la plupart des gens le savent, une onde électromagnétique comporte deux composantes : une onde électrostatique et une onde magnétique, qui se déplacent ensemble. Il est intéressant de noter que les deux ondes sont toujours perpendiculaires l’une à l’autre.

Pour visualiser ce qui se passe, Johnson demande de prendre deux crayons de même longueur et de les placer perpendiculairement l'un à l'autre ; et la distance entre eux doit être égale à la longueur du crayon :

Nous pouvons maintenant connecter chaque extrémité du crayon supérieur à chaque extrémité du crayon inférieur. En faisant cela, nous obtenons un objet à quatre côtés composé de triangles équilatéraux entre deux crayons, c'est-à-dire un tétraèdre.

Le même processus peut être effectué avec une onde électromagnétique en prenant la hauteur totale de l’onde électrostatique ou magnétique (qui ont la même hauteur ou amplitude) comme longueur fondamentale, comme les crayons sur la photo.

Dans la figure ci-dessous, vous pouvez voir que si nous connectons les lignes en utilisant le même processus, l’onde électromagnétique copie en fait le tétraèdre « caché » (potentiel) :

Il est important de mentionner ici que ce secret a été découvert à plusieurs reprises par divers penseurs pour ensuite être à nouveau oublié par la science.

Les travaux de Tom Bearden ont montré de manière concluante que James Clerk Maxwell le savait lorsqu'il a écrit ses équations complexes de « quaternions ».

Le tétraèdre caché est également observé par Walter Russell, puis par Buckminster Fuller. En faisant ses découvertes, Johnson ignorait les percées précédentes.

Le prochain point à considérer est rotation*. Depuis de nombreuses années, les physiciens savent que les particules énergétiques « tournent » lorsqu’elles se déplacent.
* spin (spin, - rotation), le moment réel d'impulsion d'une microparticule, qui a une nature quantique et n'est pas associé au mouvement de la particule dans son ensemble ; mesuré en unités de constante de Planck et peut être un nombre entier (0, 1, 2,...) ou un demi-entier (1/2, 3/2,...)

Par exemple, il semble que, lorsqu'ils se déplacent dans un atome, les « électrons » effectuent continuellement des tours brusques de 180 o ou des « demi-tours ».

On observe souvent que les « quarks » subissent une rotation de « 1/3 » ou « 2/3 » lorsqu'ils se déplacent, ce qui a permis à Gell-Mann d'organiser leurs mouvements en tétraèdres ou en d'autres géométries.

Aucun des représentants de la science traditionnelle n’a donné une explication adéquate des raisons pour lesquelles cela se produit.

Le modèle de Johnson montre que le « spin » de 180° des nuages ​​d'électrons est créé par le mouvement de l'octaèdre.

Il est important de réaliser que le mouvement à 180° résulte en réalité de deux rotations de 90° de chaque octaèdre.

Pour rester dans la même position dans la matrice de la géométrie qui l'entoure, l'octaèdre doit « basculer en arrière », soit 180°.

Le tétraèdre, pour rester dans la même position, doit effectuer soit 120 o (1/3 de tour) soit 240 o (2/3 de tour) de rotation. Le même processus explique le mystère du mouvement en spirale des ondes de torsion. Où que vous soyez dans l’Univers, même « dans le vide », l’éther palpitera toujours selon ces formes géométriques, formant une matrice.

Par conséquent, toute impulsion momentanée se déplaçant dans l’éther passera le long des bords des « cristaux liquides » géométriques dans l’éther.

Par conséquent, le mouvement en spirale d’une onde de torsion est créé par la géométrie simple que l’onde doit traverser lors de son déplacement.

CONSTANTE DE STRUCTURE FINE

La constante de structure fine est plus difficile à visualiser que les constantes précédentes.

Nous avons inclus cette section pour ceux qui aimeraient voir jusqu'où va le modèle « matriciel ». La constante de structure fine est un autre aspect de la physique quantique dont certains scientifiques traditionnels n’ont même pas entendu parler, peut-être parce qu’elle est complètement inexplicable pour ceux qui ont tendance à croire aux modèles basés sur les particules.

Considérez le nuage d'électrons comme une balle en caoutchouc flexible, et chaque fois qu'un « photon » d'énergie est absorbé ou libéré (appelé appariement), le nuage s'étire et se plie comme s'il tremblait.

Le nuage d'électrons « frappera » toujours dans une proportion fixe et précise par rapport à la taille du photon.

Cela signifie que les photons plus gros auront des « impacts » plus importants sur le nuage électronique, tandis que les photons plus petits auront des « impacts » plus faibles sur le nuage électronique. Ce rapport reste constant quelles que soient les unités de mesure.

Comme la constante de Planck, la constante de structure fine est un autre nombre « abstrait ». Cela signifie que nous obtiendrons la même proportion, quelle que soit l’unité dans laquelle nous la mesurons.

Cette constante a été continuellement étudiée par analyse spectroscopique, et dans son livre Étrange théorie de la lumière et de la matière le physicien Richard P. Feynman a expliqué ce mystère. (Il ne faut pas oublier que le mot « appariement » signifie la jonction ou la séparation d'un photon et d'un électron.)

"Il y a une question très profonde et très belle liée à la constante d'appariement observée e, - l'amplitude d'un électron réel pour émettre ou absorber un photon réel. Ce nombre simple déterminé expérimentalement est proche de 0,08542455 .
Les physiciens préfèrent retenir ce nombre comme l'inverse de son carré - environ 137,03597 avec les deux dernières décimales incertaines.
Elle reste aujourd’hui un mystère, même si elle a été découverte il y a plus de 50 ans.
Vous voudriez immédiatement savoir d'où vient le numéro d'accouplement : est-il lié à π ou peut-être avec la base des logarithmes naturels ?
Personne ne le sait, c'est l'un des plus grands mystères de la physique - un nombre magique qui nous est parvenu et qui n'est pas compréhensible pour les humains.
Nous savons quel type de danse il faut pratiquer pour mesurer ce nombre de manière très précise, mais nous ne savons pas quel type de danse il faut exécuter sur ordinateur pour obtenir ce nombre sans en faire un secret. »

Dans le modèle de Johnson, le problème de la constante de structure fine a une solution académique très simple.

Comme nous l’avons dit, le photon se déplace le long de deux tétraèdres reliés entre eux et la force électrostatique à l’intérieur de l’atome est soutenue par l’octaèdre.

On obtient la constante de structure fine en comparant simplement les volumes d'un tétraèdre et d'un octaèdre lors de leur collision. Tout ce que nous faisons est divisez le volume du tétraèdre inscrit dans la sphère par le volume de l'octaèdre inscrit dans la sphère. Nous obtenons la constante de structure fine comme la différence entre elles. Montrer comment cela se fait nécessite quelques explications supplémentaires.

Puisqu'un tétraèdre est complètement triangulaire, quelle que soit la façon dont il tourne, les trois sommets de l'une de ses faces diviseront le cercle en trois parties égales de 120 o chacune.

Ainsi, pour équilibrer le tétraèdre avec la géométrie de la matrice qui l’entoure, il suffit de le faire pivoter de 120° pour qu’il se retrouve dans la même position qu’avant.

C'est facile à voir si vous visualisez une voiture avec des roues triangulaires et que vous souhaitez qu'elle bouge de manière à ce que les roues ressemblent à celles d'avant. Pour ce faire, chaque roue triangulaire doit tourner exactement de 120°.

Dans le cas d’un octaèdre, pour rétablir l’équilibre, il faut toujours le retourner « à l’envers » ou à 180°.

Si vous aimez l’analogie avec la voiture, alors les roues devraient avoir la forme d’un diamant classique.

Pour que le diamant ait le même aspect qu'au début, vous devrez le retourner, c'est-à-dire à 180 o.

La citation suivante de Johnson explique la constante de structure fine sur la base de ces informations :

« (Si vous envisagez) champ électrique comme un octaèdre et le champ magnétique dynamique comme un tétraèdre, alors le rapport géométrique (entre eux) est de 180 : 120.

Si vous les considérez comme des sphères dont les volumes sont exprimés en radians, divisez simplement les volumes les uns par les autres et vous obtiendrez une constante à granularité fine.

Le terme « volume en radians » signifie que vous calculez le volume d'un objet en fonction de son rayon, qui correspond à la moitié de la largeur de l'objet.

Intéressant : après que Johnson ait montré que la constante de structure fine peut être considérée comme la relation entre un octaèdre et un tétraèdre, comme une énergie passant de l'un à l'autre, Jerry Iuliano a découvert qu'elle peut être considérée comme l'énergie « résiduelle » qui apparaît lorsque nous pressons la sphère dans un cube ou agrandissons le cube en une sphère !

De tels changements d'expansion et de contraction entre deux objets sont connus sous le nom de « tessellation », et les calculs de Iuliano ne sont pas difficiles à réaliser, c'est juste que personne n'avait pensé à le faire auparavant.

Dans les calculs de Iuliano, le volume des deux objets ne change pas ; Le cube et la sphère ont tous deux un volume 8π·π 2 .

Si on les compare entre eux, la seule différence est la superficie. Zone supplémentaire La surface entre le cube et la sphère est égale à la constante de structure fine.

Vous demandez : « Comment une constante de structure fine peut-elle être à la fois la relation entre un octaèdre et un tétraèdre et la relation entre un cube et une sphère ?

C’est un autre aspect de la magie de la « symétrie » à l’œuvre, où l’on voit que différentes formes géométriques peuvent avoir les mêmes propriétés car elles s’emboîtent toutes les unes dans les autres dans des relations harmonieuses parfaites.

Les vues de Johnson et de Iuliano démontrent que nous avons affaire au travail d’une énergie géométriquement structurée dans l’atome.

Il est également important de rappeler que les découvertes de Iuliano démontrent la géométrie classique de la « quadrature du cercle ».

Cette position a longtemps été un élément central dans les traditions ésotériques de la « géométrie sacrée », car elle était censée montrer l’équilibre entre le monde physique, représenté par le carré ou le cube, et le monde spirituel, représenté par le cercle ou la sphère.

Et maintenant, nous pouvons voir qu’il s’agit d’un autre exemple de « connaissances cachées » chiffrées dans une métaphore afin qu’au fil du temps, les gens retrouvent une véritable compréhension de la science secrète derrière la métaphore.

Ils savaient que tant que nous n’aurions pas découvert la constante de structure fine, nous ne comprendrions pas ce que nous observions. C'est pourquoi ces connaissances anciennes ont été préservées - pour nous en montrer la clé.

Et la clé est que la géométrie sacrée a toujours été présente dans la réalité quantique; c'est resté inexpliqué jusqu'à présent, parce que science traditionnelle continue d’être enchaîné aux modèles « à particules » démodés.

Dans ce modèle, il n’est plus nécessaire de limiter les atomes à une certaine taille ; ils sont capables de se développer et de conserver les mêmes propriétés.

Une fois que nous aurons compris ce qui se passe dans le domaine quantique, nous serons en mesure de créer des matériaux ultra-résistants et ultra-légers, car nous connaissons désormais les arrangements géométriques précis qui forcent les atomes à se lier plus efficacement.

On disait que les morceaux de l'épave de Roswell étaient incroyablement légers et pourtant si solides qu'ils ne pouvaient pas être coupés, brûlés ou détruits. C’est le genre de matériaux que nous pourrons créer une fois que nous aurons pleinement compris la nouvelle physique quantique.

Nous nous en souvenons quasi-cristaux emmagasinent très bien la chaleur, ne conduisent souvent pas l'électricité, même si les métaux qui les composent sont en forme naturelle bons guides.

De même, les microclusters ne permettent pas champs magnétiques pénétrer à l’intérieur des clusters eux-mêmes.

La physique de Johnson stipule qu'une telle structure géométriquement parfaite est parfaitement connectée, de sorte qu'aucune énergie thermique ou électromagnétique ne peut la traverser. La géométrie interne est si compacte et précise qu’il n’y a littéralement aucune « place » pour que le courant se déplace entre les molécules.

; h= 4,135 667 662(25) × 10 −15 eV · .

La valeur est souvent utilisée ℏ ≡ h 2 π (\displaystyle \hbar \equiv (\frac (h)(2\pi ))):

ħ = 1,054 571 800(13) × 10 −34 J · ; ħ = 1,054 571 800(13) × 10 −27 erg · ; ħ = 6,582 119 514(40) × 10 −16 eV ,

appelée constante de Planck réduite (parfois rationalisée ou réduite) ou constante de Dirac. L'utilisation de cette notation simplifie de nombreuses formules de mécanique quantique, puisque ces formules incluent la constante de Planck traditionnelle divisée par la constante 2 π (\displaystyle (2\pi )).

Signification physique

En mécanique quantique, l’impulsion a la signification physique d’un vecteur d’onde [ ], les fréquences d'énergie et les phases d'action de l'onde, cependant, traditionnellement (historiquement) les quantités mécaniques sont mesurées dans d'autres unités (kg m/s, J, J s) que celles de l'onde correspondantes (m −1, s − 1, unités de phase sans dimension). La constante de Planck joue le rôle d'un facteur de conversion (toujours le même) reliant ces deux systèmes d'unités - quantique et traditionnelle :

p = ℏ k (| p | = 2 π ℏ / λ) (\displaystyle \mathbf (p) =\hbar \mathbf (k) \,\,\,(|\mathbf (p) |=2\pi \ hbar /\lambda))(impulsion), E = ℏ ω (\displaystyle E=\hbar \omega )(énergie), S = ℏ ϕ (\displaystyle S=\hbar \phi )(action).

Si le système d'unités physiques avait été formé après l'avènement de la mécanique quantique et avait été adapté pour simplifier les formules théoriques de base, la constante de Planck aurait probablement simplement été rendue égale à un, ou, en tout cas, à un nombre plus rond. En physique théorique, un système d'unités avec ℏ = 1 (\displaystyle \hbar =1), dedans

p = k (| p | = 2 π / λ) , (\displaystyle \mathbf (p) =\mathbf (k) \,\,\,(|\mathbf (p) |=2\pi /\lambda) ,) E = ω , (\displaystyle E=\omega,) S = ϕ , (\displaystyle S=\phi ,) (ℏ = 1) . (\displaystyle (\hbar =1).)

La constante de Planck a également un rôle évaluatif simple en délimitant les domaines d'applicabilité de la physique classique et quantique : elle est comparée à l'amplitude de l'action ou au moment cinétique caractéristique du système considéré, ou au produit de l'impulsion caractéristique par taille caractéristique, ou énergie caractéristique pour un temps caractéristique, montre à quel point la mécanique classique est applicable à un système physique donné. A savoir, si S (style d'affichage S)- l'action du système, et M (style d'affichage M) est son moment cinétique, alors à S ℏ ≫ 1 (\displaystyle (\frac (S)(\hbar ))\gg 1) ou M ℏ ≫ 1 (\displaystyle (\frac (M)(\hbar ))\gg 1) Le comportement du système est décrit avec une bonne précision par la mécanique classique. Ces estimations sont assez directement liées aux relations d'incertitude de Heisenberg.

Histoire de la découverte

Formule de Planck pour le rayonnement thermique

La formule de Planck est une expression de la densité spectrale de puissance du rayonnement d'un corps noir, obtenue par Max Planck pour la densité de rayonnement à l'équilibre. u (ω, T) (\displaystyle u(\omega,T)). La formule de Planck a été obtenue après qu'il soit devenu clair que la formule de Rayleigh-Jeans décrit de manière satisfaisante le rayonnement uniquement dans la région des ondes longues. En 1900, Planck proposa une formule avec une constante (appelée plus tard constante de Planck), qui s'accordait bien avec les données expérimentales. Dans le même temps, Planck pensait que cette formule n’était qu’une astuce mathématique réussie, mais qu’elle n’avait aucune signification physique. Autrement dit, Planck n'a pas supposé que le rayonnement électromagnétique est émis sous la forme de portions individuelles d'énergie (quanta), dont l'ampleur est liée à la fréquence cyclique du rayonnement par l'expression :

ε = ℏ ω . (\displaystyle \varepsilon =\hbar \omega .)

Facteur de proportionnalité ħ nommé plus tard constante de Planck , ħ ≈ 1,054⋅10 −34 J·s.

Effet photo

L'effet photoélectrique est l'émission d'électrons par une substance sous l'influence de la lumière (et, d'une manière générale, de tout rayonnement électromagnétique). Dans les substances condensées (solides et liquides), il existe un effet photoélectrique externe et interne.

L'effet photoélectrique a été expliqué en 1905 par Albert Einstein (pour lequel il reçut le prix Nobel en 1921, grâce à la nomination du physicien suédois Oseen) sur la base de l'hypothèse de Planck sur la nature quantique de la lumière. Le travail d'Einstein contenait une nouvelle hypothèse importante - si Planck proposait cette lumière est émis seulement en portions quantifiées, alors Einstein croyait déjà que la lumière et existe uniquement sous forme de portions quantifiées. De la loi de conservation de l’énergie, lorsqu’on représente la lumière sous forme de particules (photons), la formule d’Einstein pour l’effet photoélectrique suit :

ℏ ω = A o u t + m v 2 2 , (\displaystyle \hbar \omega =A_(out)+(\frac (mv^(2))(2)),)

Où A o u t (\displaystyle A_(out))- soi-disant fonction de travail (énergie minimale requise pour retirer un électron d'une substance), m v 2 2 (\displaystyle (\frac (mv^(2))(2)))- l'énergie cinétique de l'électron émis, ω ( displaystyle omega )- fréquence du photon incident avec l'énergie ℏ ω , (\displaystyle \hbar \omega ,) ℏ (\displaystyle \hbar)- La constante de Planck. De cette formule découle l'existence de la limite rouge de l'effet photoélectrique, c'est-à-dire l'existence de la fréquence la plus basse en dessous de laquelle l'énergie des photons n'est plus suffisante pour « assommer » un électron du corps. L'essence de la formule est que l'énergie d'un photon est dépensée pour ioniser un atome d'une substance, c'est-à-dire pour le travail nécessaire pour « arracher » un électron, et le reste est converti en énergie cinétique de l'électron.

Effet Compton

Méthodes de mesure

Utiliser les lois de l'effet photoélectrique

Cette méthode de mesure de la constante de Planck utilise la loi d'Einstein pour l'effet photoélectrique :

K m a x = h ν − A , (\displaystyle K_(max)=h\nu -A,)

Où K m a x (\displaystyle K_(max))- énergie cinétique maximale des photoélectrons émis par la cathode,

ν ( displaystyle nu )- fréquence de la lumière incidente, UNE (style d'affichage A)- soi-disant fonction de travail des électrons.

La mesure s'effectue ainsi. Tout d'abord, la cathode de la photocellule est irradiée avec une lumière monochromatique avec une fréquence ν 1 ( displaystyle nu _ (1)), tandis qu'une tension de blocage est appliquée à la photocellule afin que le courant traversant la photocellule s'arrête. Dans ce cas, il existe la relation suivante, qui découle directement de la loi d’Einstein :

h ν 1 = A + e U 1 , (\displaystyle h\nu _(1)=A+eU_(1),)

Où e (style d'affichage e) -

Cet article, basé sur le concept de photon, révèle l’essence physique de la « constante fondamentale » de la constante de Planck. Des arguments sont donnés pour montrer que la constante de Planck est un paramètre typique d'un photon qui est fonction de sa longueur d'onde.

Introduction. La fin du XIXe et le début du XXe siècle ont été marqués par une crise de la physique théorique, provoquée par l'incapacité d'utiliser les méthodes de la physique classique pour étayer un certain nombre de problèmes, dont l'un était la « catastrophe ultraviolette ». L'essence de ce problème était que lors de l'établissement de la loi de distribution d'énergie dans le spectre de rayonnement d'un corps absolument noir à l'aide des méthodes de la physique classique, la densité spectrale d'énergie du rayonnement devrait augmenter indéfiniment à mesure que la longueur d'onde du rayonnement raccourcit. En fait, ce problème montrait, sinon une incohérence interne de la physique classique, du moins une divergence extrêmement nette avec les observations et expériences élémentaires.

Les études sur les propriétés du rayonnement du corps noir, qui se sont déroulées sur près de quarante ans (1860-1900), ont abouti à l'hypothèse de Max Planck selon laquelle l'énergie de tout système E lors de l'émission ou de l'absorption de fréquence de rayonnement électromagnétique ν (\displaystyle ~\nu ) ne peut changer que d'une quantité qui est un multiple de l'énergie quantique :

E γ = hν (\displaystyle ~E=h\nu ) . (1)(\style d'affichage ~h)

Facteur de proportionnalité h dans l’expression (1) est entrée dans la science sous le nom de « constante de Planck », devenant constante principale théorie des quanta .

Le problème du corps noir a été révisé en 1905, lorsque Rayleigh et Jeans d'une part, et Einstein de l'autre, ont prouvé indépendamment que l'électrodynamique classique ne pouvait justifier le spectre de rayonnement observé. Cela a conduit à ce que l'on appelle la « catastrophe ultraviolette », ainsi désignée par Ehrenfest en 1911. Les efforts des théoriciens (ainsi que les travaux d'Einstein sur l'effet photoélectrique) ont conduit à la reconnaissance que le postulat de Planck sur la quantification des niveaux d'énergie n'était pas une simple formalisme mathématique, mais élément important idées sur la réalité physique.

La poursuite du développement Les idées quantiques de Planck - la justification de l'effet photoélectrique à l'aide de l'hypothèse des quanta de lumière (A. Einstein, 1905), le postulat de la théorie atomique de Bohr sur la quantification du moment cinétique d'un électron dans un atome (N. Bohr, 1913) , la découverte de la relation de Broglie entre la masse d'une particule et sa longueur d'onde ( L. De Broglie, 1921), puis la création de la mécanique quantique (1925 - 26) et l'établissement de relations d'incertitude fondamentales entre quantité de mouvement et coordonnées et entre énergie et temps (W. Heisenberg, 1927) a conduit à établir le statut fondamental de la constante de Planck en physique.

La physique quantique moderne adhère également à ce point de vue : « Dans le futur, il nous apparaîtra clairement que la formule E / ν = h exprime le principe fondamental de la physique quantique, à savoir la relation universelle entre énergie et fréquence : E = hν. Cette connexion est complètement étrangère à la physique classique, et la constante mystique h est une manifestation des secrets de la nature qui n'étaient pas compris à cette époque.

Dans le même temps, il existait une vision alternative de la constante de Planck : « Les manuels de mécanique quantique disent que la physique classique est une physique dans laquelle h est égal à zéro. Mais en fait la constante de Planck h - ce n'est rien d'autre qu'une grandeur qui définit en réalité un concept bien connu en physique classique du gyroscope. Interprétation aux adeptes étudiant la physique qui h ≠ 0 est un phénomène purement quantique, qui n’a pas d’analogue en physique classique, et qui a été l’un des principaux éléments visant à renforcer la croyance en la nécessité de la mécanique quantique.

Ainsi, les points de vue des physiciens théoriciens sur la constante de Planck étaient partagés. D'une part, il y a son exclusivité et sa mystification, et d'autre part, une tentative de donner une interprétation physique qui ne dépasse pas le cadre de la physique classique. Cette situation persiste en physique à l’heure actuelle et persistera jusqu’à ce que l’essence physique de cette constante soit établie.

L'essence physique de la constante de Planck. Planck a pu calculer la valeur h à partir de données expérimentales sur le rayonnement du corps noir : son résultat était de 6,55 10 −34 J s, avec une précision de 1,2 % de la valeur actuellement acceptée, cependant, pour justifier l'essence physique de la constante h il ne pouvait pas. La divulgation des essences physiques de tout phénomène n'est pas caractéristique de la mécanique quantique : « La raison de la situation de crise dans des domaines spécifiques de la science est l'incapacité générale de la physique théorique moderne à comprendre l'essence physique des phénomènes, à révéler le mécanisme interne des phénomènes. , la structure des formations matérielles et des champs d’interaction, pour comprendre les relations de cause à effet entre les éléments et les phénomènes. Par conséquent, à part la mythologie, elle ne pouvait rien imaginer d'autre à ce sujet. En général, ces points de vue se reflètent dans l'ouvrage : « Planck's Constant h en tant que fait physique, cela signifie l'existence de la plus petite quantité finie d'action, non réductible et non contractable dans la nature. En tant que commutateur non nul pour toute paire de grandeurs dynamiques et cinématiques qui forment la dimension de l'action à travers leur produit, la constante de Planck donne naissance à la propriété de non-commutativité pour ces grandeurs, qui à son tour est la source primaire et irréductible de l'action. description inévitablement probabiliste de la réalité physique dans tous les espaces de dynamique et de cinématique. D’où l’universalité et l’universalité de la physique quantique.

Contrairement aux opinions des partisans de la physique quantique sur la nature de la constante de Planck, leurs adversaires étaient plus pragmatiques. La signification physique de leurs idées se réduisait à « calculer par les méthodes de la mécanique classique la grandeur du moment cinétique principal de l'électron ». P e (moment cinétique associé à la rotation de l’électron autour de son propre axe) et obtention d’une expression mathématique de la constante de Planck » h "par l'intermédiaire de constantes fondamentales connues." Sur quoi était basée l’essence physique : « constante de Planck « h » égal à taille classique moment cinétique principal de l'électron (associé à la rotation de l'électron autour de son propre axe), multiplié par 4 p. ”

L’erreur de ces vues réside dans la mauvaise compréhension de la nature des particules élémentaires et des origines de l’apparition de la constante de Planck. Un électron est un élément structurel d'un atome d'une substance, qui possède son propre objectif fonctionnel– formation proprietes physiques et chimiques atomes de matière. Par conséquent, il ne peut pas agir comme porteur de rayonnement électromagnétique, c’est-à-dire que l’hypothèse de Planck sur le transfert d’énergie par un quantum n’est pas applicable à l’électron.

Pour justifier l'essence physique de la constante de Planck, considérons ce problème d'un point de vue historique. De ce qui précède, il s’ensuit que la solution au problème de la « catastrophe ultraviolette » était l’hypothèse de Planck selon laquelle le rayonnement d’un corps complètement noir se produit par portions, c’est-à-dire par quanta d’énergie. De nombreux physiciens de l'époque pensaient initialement que la quantification de l'énergie était le résultat d'une propriété inconnue de la matière, absorbant et émettant de l'énergie. ondes électromagnétiques. Cependant, dès 1905, Einstein développait l'idée de Planck, suggérant que la quantification de l'énergie était une propriété du rayonnement électromagnétique lui-même. En se basant sur l'hypothèse des quanta de lumière, il a expliqué un certain nombre de modèles d'effet photoélectrique, de luminescence et de réactions photochimiques.

La validité de l'hypothèse d'Einstein a été confirmée expérimentalement par l'étude de l'effet photoélectrique par R. Millikan (1914 -1916) et par les études de la diffusion des rayons X par les électrons par A. Compton (1922 - 1923). Ainsi, il est devenu possible de considérer un quantum de lumière comme une particule élémentaire, soumise aux mêmes lois cinématiques que les particules de matière.

En 1926, Lewis proposa le terme « photon » pour désigner cette particule, qui fut adopté par la communauté scientifique. Selon les concepts modernes, un photon est une particule élémentaire, un quantum de rayonnement électromagnétique. Masse de repos des photons m g est nul (limite expérimentale m g<5 . 10 -60 г), и поэтому его скорость равна скорости света . Электрический заряд фотона также равен нулю .

Si un photon est un quantique (porteur) de rayonnement électromagnétique, alors sa charge électrique ne peut pas être égale à zéro. L’incohérence de cette représentation du photon est devenue l’une des raisons de la mauvaise compréhension de l’essence physique de la constante de Planck.

La justification insoluble de l'essence physique de la constante de Planck dans le cadre des théories physiques existantes peut être surmontée par le concept éthérodynamique développé par V.A Atsyukovsky.

Dans les modèles éther-dynamiques, les particules élémentaires sont traitées comme formations de vortex fermé(anneaux), dans les parois desquels l'éther est considérablement compacté, et les particules élémentaires, les atomes et les molécules sont des structures qui unissent de tels vortex. L'existence de mouvements d'anneaux et de vis correspond à la présence d'un moment mécanique (spin) dans la particule, dirigé le long de l'axe de son libre mouvement.

Selon ce concept, un photon est structurellement un vortex toroïdal fermé avec un mouvement circulaire du tore (comme une roue) et un mouvement de vis à l'intérieur. La source de génération de photons est une paire d’atomes proton-électron d’une substance. Suite à l'excitation, du fait de la symétrie de sa structure, chaque paire proton-électron génère deux photons. La confirmation expérimentale de ceci est le processus d'annihilation d'un électron et d'un positon.

Photon est le seul particule élémentaire, qui se caractérise par trois types de mouvements : mouvement de rotation autour de son propre axe de rotation, mouvement rectiligne dans une direction donnée et mouvement de rotation avec un certain rayon R. par rapport à l'axe du mouvement linéaire. Le dernier mouvement est interprété comme un mouvement le long d'une cycloïde. Une cycloïde est une fonction périodique le long de l'axe des x, avec une période 2π R. (\displaystyle 2\pi r)/…. Pour un photon, la période de la cycloïde est interprétée comme la longueur d'onde λ , qui est l'argument de tous les autres paramètres du photon.

D'autre part, la longueur d'onde est aussi l'un des paramètres du rayonnement électromagnétique : une perturbation (changement d'état) du champ électromagnétique se propageant dans l'espace. Pour lequel la longueur d'onde est la distance entre les deux points les plus proches l'un de l'autre dans l'espace, dans lesquels les oscillations se produisent dans la même phase.

Cela implique une différence significative dans les notions de longueur d'onde pour un photon et de rayonnement électromagnétique en général.

Pour un photon, la longueur d'onde et la fréquence sont liées par la relation

ν = u γ / λ, (2)

Où tu γ – vitesse de mouvement rectiligne des photons.

Photon est un concept lié à une famille (ensemble) de particules élémentaires, unies par des signes communs d'existence. Chaque photon est caractérisé par son propre ensemble de caractéristiques spécifiques, dont la longueur d’onde. Dans le même temps, compte tenu de l'interdépendance de ces caractéristiques les unes par rapport aux autres, il est devenu pratique de représenter les caractéristiques (paramètres) d'un photon en fonction d'une variable. La longueur d'onde des photons a été définie comme variable indépendante.

Valeur connue tu λ = 299 792 458 ± 1,2/, définie comme la vitesse de la lumière. Cette valeur a été obtenue par K. Evenson et ses collègues en 1972 en utilisant l'étalon de fréquence au césium du laser CH 4, et sa longueur d'onde à l'aide de l'étalon de fréquence au krypton (environ 3,39 μm). Ainsi, la vitesse de la lumière est formellement définie comme la vitesse linéaire des photons de longueur d'onde λ = 3,39 10 -6 m. Théoriquement (\displaystyle 2\pi r)/… il a été établi que la vitesse de mouvement des photons (rectilignes) est variable et non linéaire, c'est-à-dire vous λ = F( λ). La confirmation expérimentale de ceci est le travail lié à la recherche et au développement d'étalons de fréquence laser (\displaystyle 2\pi r)/…. Des résultats de ces études, il résulte que tous les photons pour lesquels λ < 3,39 10 -6 Je me déplace plus vite que la vitesse de la lumière. La vitesse limite des photons (plage gamma) est la deuxième vitesse du son de l'éther 3 10 8 m/s (\displaystyle 2\pi r)/….

Ces études nous permettent de tirer une autre conclusion significative selon laquelle la variation de la vitesse des photons dans la région de leur existence ne dépasse pas ≈ 0,1 %. Un changement aussi relativement faible dans la vitesse des photons dans la région de leur existence nous permet de parler de la vitesse des photons comme d'une valeur quasi constante.

Un photon est une particule élémentaire dont les propriétés intégrales sont la masse et la charge électrique. Les expériences d'Ehrenhaft ont prouvé que la charge électrique d'un photon (sous-électron) a un spectre continu, et des expériences de Millikan il s'ensuit que pour un photon dans la gamme des rayons X, avec une longueur d'onde d'environ 10 -9 m, la valeur de la la charge est de 0,80108831 C (\displaystyle 2\pi r )/….

Selon la première définition matérialisée de l’essence physique de la charge électrique : « la charge électrique élémentaire est proportionnelle à la masse répartie sur la section transversale du vortex élémentaire« Il s’ensuit l’affirmation inverse selon laquelle la masse répartie sur la section transversale du vortex est proportionnelle à la charge électrique. Sur la base de l’essence physique de la charge électrique, il s’ensuit que la masse des photons possède également un spectre continu. Sur la base de la similitude structurelle des particules élémentaires du proton, de l'électron et du photon, la valeur de la masse et du rayon du proton (respectivement, m p = 1,672621637(83) 10-27 kg, rp = 0,8751 10 -15 m (\displaystyle 2\pi r)/…), et en supposant également l'égalité de densité d'éther dans ces particules, la masse du photon est estimée à 10 -40 kg et son rayon d'orbite circulaire est de 0,179◦10 −16 m, le rayon du corps du photon (le rayon extérieur du tore) est censé être compris entre 0,01 et 0,001 du rayon de l'orbite circulaire, soit de l'ordre de 10 -19 – 10 -20 m.

Sur la base des concepts de multiplicité des photons et de la dépendance des paramètres des photons à la longueur d'onde, ainsi que des faits confirmés expérimentalement sur la continuité du spectre de charge électrique et de masse, nous pouvons supposer que e λ , m λ = F ( λ ) , qui sont quasi-constants.

Sur la base de ce qui précède, nous pouvons dire que l'expression (1) établissant la relation entre l'énergie de tout système lors de l'émission ou de l'absorption d'un rayonnement électromagnétique avec une fréquence ν (\displaystyle ~\nu ) n'est rien de plus que la relation entre l'énergie des photons émis ou absorbés par un corps et la fréquence (longueur d'onde) de ces photons. Et la constante de Planck est le coefficient de couplage. Cette représentation de la relation entre l'énergie du photon et sa fréquence enlève à la constante de Planck l'importance de son universalité et de son caractère fondamental. Dans ce contexte, la constante de Planck devient l'un des paramètres du photon, en fonction de la longueur d'onde du photon.

Pour prouver pleinement et suffisamment cette affirmation, considérons l’aspect énergétique du photon. D'après des données expérimentales, on sait qu'un photon est caractérisé par un spectre énergétique qui a une dépendance non linéaire : pour les photons dans le domaine infrarouge E λ = 0,62 eV pour λ = 2 10 -6 m, radiographie E λ = 124 eV pour λ = 10 -8 m, plage gamma E λ = 124 000 eV pour λ = 10 -11 m. De la nature du mouvement du photon, il s'ensuit que l'énergie totale du photon est constituée de l'énergie cinétique de rotation autour de son propre axe, de l'énergie cinétique de rotation le long d'une trajectoire circulaire (cycloïde) et de l'énergie de mouvement rectiligne :

E λ = E 0 λ + E 1 λ+E 2 λ, (3)

où E 0 λ = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ est l'énergie cinétique de rotation autour de son propre axe,

E 1 λ = m λ u λ 2 est l'énergie du mouvement rectiligne, E 2 λ = m λ R 2 λ ω 2 λ est l'énergie cinétique de rotation le long d'une trajectoire circulaire, où r γ λ est le rayon du corps photonique , R γ λ est le rayon de la trajectoire circulaire , ω γ λ – fréquence propre de rotation des photons autour de l'axe, ω λ = ν est la fréquence circulaire de rotation du photon, m λ est la masse du photon.

Énergie cinétique du mouvement des photons sur une orbite circulaire

E 2 λ = m λ r 2 λ ω 2 λ = m λ r 2 λ (2π u λ / λ) 2 = m λ u λ 2 ◦ (2π r λ / λ) 2 = E 1 λ ◦ (2π r λ / λ) 2 .

E 2 λ = E 1 λ ◦ (2π r λ / λ) 2 . (4)

L'expression (4) montre que l'énergie cinétique de rotation le long d'une trajectoire circulaire fait partie de l'énergie du mouvement rectiligne, en fonction du rayon de la trajectoire circulaire et de la longueur d'onde du photon

(2π r λ / λ) 2 . (5)

Estimons cette valeur. Pour les photons infrarouges

(2π r λ / λ) 2 = (2π 10 -19 m /2 10 -6 m) 2 = π 10 -13.

Pour les photons gamma

(2π r λ / λ) 2 = (2π 10 -19 m /2 10 -11 m) 2 = π 10 -8.

Ainsi, dans toute la région d'existence d'un photon, son énergie cinétique de rotation le long d'une trajectoire circulaire est nettement inférieure à l'énergie de mouvement rectiligne et peut être négligée.

Estimons l'énergie du mouvement rectiligne.

E 1 λ = m λ u λ 2 = 10 -40 kg (3 10 8 m/s) 2 =0,9 10 -23 kg m 2 /s 2 = 5,61 10 -5 eV.

L'énergie du mouvement rectiligne d'un photon dans le bilan énergétique (3) est nettement inférieure à l'énergie totale des photons, par exemple dans la région infrarouge (5,61 10 -5 eV< 0,62 эВ), что указывает на то, что полная энергия фотона фактически определяется собственной кинетической энергией вращения вокруг оси фотона.

Ainsi, en raison de la petitesse des énergies du mouvement rectiligne et du mouvement le long d'une trajectoire circulaire, nous pouvons dire que Le spectre énergétique d'un photon est constitué du spectre de ses propres énergies cinétiques de rotation autour de l'axe du photon.

Par conséquent, l’expression (1) peut être représentée par

E 0 λ = hν ,

c'est-à-dire (\displaystyle ~E=h\nu )

m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ = h ν . (6)

h = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ / ν = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ / ω λ . (7)

L'expression (7) peut être représentée comme suit

h = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ / ω λ = (m λ r 2 γ λ) ω 2 γ λ / ω λ = k λ (λ) ω 2 γ λ / ω λ .

h = k λ (λ) ω 2 γ λ / ω λ . (8)

Où k λ (λ) = m λ r 2 γ λ est une quasi-constante.

Estimons les valeurs des fréquences propres de rotation des photons autour de l'axe : par exemple,

Pour λ = 2 10 -6 m (portée infrarouge)

ω 2 γ je = E 0i / m i r 2 γ i = 0,62 · 1,602 · 10 −19 J / (10 -40 kg 10 -38 m 2) = 0,99 1059 s -2,

ω γ je = 3,14 10 29 r/s.

Pour λ = 10 -11 m (bande gamma)

ω γ je = 1,4 10 32 r/s.

Estimons le rapport ω 2 γ λ / ω λ pour les photons dans les domaines infrarouge et gamma. Après avoir remplacé les données ci-dessus, nous obtenons :

Pour λ = 2 10 -6 m (plage infrarouge) - ω 2 γ λ / ω λ = 6,607 10 44,

Pour λ = 10 -11 m (plage gamma) - ω 2 γ λ / ω λ = 6,653 10 44.

Autrement dit, l’expression (8) montre que le rapport du carré de la fréquence de rotation propre du photon à la rotation le long d’une trajectoire circulaire est une valeur quasi constante pour toute la région d’existence des photons. Dans ce cas, la valeur de la fréquence de rotation propre du photon dans la zone d’existence du photon change de trois ordres de grandeur. D’où il s’ensuit que la constante de Planck est quasi constante.

Transformons l'expression (6) comme suit

m λ r 2 γ λ ω γ λ ω γ λ = h ω λ .

M =h ω λ / ω γ λ , (9)

où M = m λ r 2 γ λ ω γ λ est le moment gyroscopique du photon.

De l'expression (9) découle l'essence physique de la constante de Planck : la constante de Planck est un coefficient de proportionnalité qui établit la relation entre le moment gyroscopique propre du photon et le rapport des fréquences de rotation (le long d'une trajectoire circulaire et la sienne), qui a le caractère de une quasi-constante dans toute la région d'existence du photon.

Transformons l'expression (7) comme suit

h = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ / ω λ = m λ r 2 γ λ m λ r 2 γ λ R 2 λ ω 2 γ λ / (m λ r 2 γ λ R 2 λ ω λ) =

= (m λ r 2 γ λ ω γ λ) 2 R 2 λ / (m λ R 2 λ ω λ r 2 γ λ) =M 2 γ λ R 2 λ / M λ r 2 γ λ ,

h = (M 2 γ λ / M λ) (R 2 λ / r 2 γ λ),

h ( r 2 γ λ /R 2 λ), = (M 2 γ λ / M λ) (10)

L'expression (10) montre également que le rapport entre le carré du moment gyroscopique du photon et le moment gyroscopique de mouvement le long d'une trajectoire circulaire (cycloïde) est une valeur quasi constante dans toute la région d'existence du photon et est déterminé par l'expression h ( r 2 γ λ /R 2 λ).