Esența fizică a scândurii constante. Constanta bară și geometria naturii cuantice a luminii

CONSTANTĂ DE SCANDĂ
h, una dintre constantele numerice universale ale naturii, care este inclusă în multe formule și legi fizice care descriu comportamentul materiei și energiei la scară microscopică. Existența acestei constante a fost stabilită în 1900 de profesorul de fizică la Universitatea din Berlin M. Planck într-o lucrare care a pus bazele teoriei cuantice. Ei au oferit, de asemenea, o estimare preliminară a amplorii acesteia. Valoarea acceptată în prezent a constantei lui Planck este (6,6260755 ± 0,00023)*10 -34 J*s. Planck a făcut această descoperire în timp ce încerca să găsească o explicație teoretică pentru spectrul radiațiilor emise de corpurile încălzite. O astfel de radiație este emisă de toate corpurile formate din un numar mare atomi, la orice temperatură peste zero absolut, dar devine vizibil numai la temperaturi apropiate de punctul de fierbere al apei de 100 ° C și peste acesta. În plus, acoperă întregul spectru de frecvență de la intervalul de frecvență radio până la regiunile infraroșu, vizibil și ultraviolete. În regiunea luminii vizibile, radiația devine suficient de strălucitoare doar la aproximativ 550 ° C. Dependența de frecvență a intensității radiației pe unitatea de timp este caracterizată de distribuțiile spectrale prezentate în Fig. 1 pentru mai multe temperaturi. Intensitatea radiației la valoare dată frecvența este cantitatea de energie radiată într-o bandă îngustă de frecvențe în vecinătatea unei anumite frecvențe. Aria curbei este proporțională cu energia totală radiată la toate frecvențele. Este ușor de observat că această zonă crește rapid odată cu creșterea temperaturii.

Planck a vrut să derive teoretic funcția de distribuție spectrală și să găsească o explicație pentru două regularități experimentale simple: frecvența corespunzătoare celei mai strălucitoare străluciri a unui corp încălzit este proporțională cu temperatura absolută, iar energia totală radiată pentru 1 cu o unitate de suprafață a suprafeței unui corp complet negru este a patra putere a temperaturii sale absolute. Prima regularitate poate fi exprimată prin formula

Unde nm este frecvența corespunzătoare intensității maxime a radiației, T este temperatura absolută a corpului, iar a este o constantă în funcție de proprietățile obiectului care emite. A doua regularitate este exprimată prin formula

Unde E este energia totală emisă de o singură suprafață în 1 s, s este o constantă care caracterizează obiectul radiant, iar T este temperatura absolută a corpului. Prima formulă se numește legea deplasării Wien, iar a doua se numește legea Stefan-Boltzmann. Pe baza acestor legi, Planck a căutat să obțină o expresie exactă pentru distribuția spectrală a energiei radiate la orice temperatură. Natura universală a fenomenului ar putea fi explicată din punctul de vedere al celei de-a doua legi a termodinamicii, conform căreia procesele termice care au loc spontan în sistem fizic, mergeți întotdeauna în direcția stabilirii echilibrului termic în sistem. Imaginați-vă că două corpuri goale A și B forme diferite, diferite dimensiuni și material diferit cu aceeași temperatură față în față, așa cum se arată în Fig. 2. Dacă presupunem că de la A la B vine mai multă radiație decât de la B la A, atunci corpul B ar deveni inevitabil mai cald din cauza lui A și echilibrul ar fi perturbat spontan. Această posibilitate este exclusă de a doua lege a termodinamicii și, prin urmare, ambele corpuri trebuie să radieze aceeași cantitate de energie și, prin urmare, valoarea lui s în formula (2) nu depinde de dimensiunea și materialul suprafeței radiante, cu condiția ca acesta din urmă să fie un fel de cavitate. Dacă cavitățile ar fi separate de un ecran colorat care ar filtra și reflecta înapoi toate radiațiile, cu excepția radiațiilor cu orice frecvență, atunci tot ceea ce s-a spus ar rămâne adevărat. Aceasta înseamnă că cantitatea de radiație emisă de fiecare cavitate în fiecare secțiune a spectrului este aceeași, iar funcția de distribuție spectrală pentru cavitate are caracterul lege universală natura, iar valoarea a din formula (1), ca și valoarea s, este o constantă fizică universală.

Planck, care era bine versat în termodinamică, a preferat tocmai o astfel de soluție la problemă și, acționând prin încercare și eroare, a găsit o formulă termodinamică care i-a permis să calculeze funcția de distribuție spectrală. Formula rezultată a fost de acord cu toate datele experimentale disponibile și, în special, cu formulele empirice (1) și (2). Pentru a explica acest lucru, Planck a folosit un truc inteligent sugerat de a doua lege a termodinamicii. Crezând pe bună dreptate că termodinamica materiei este mai bine studiată decât termodinamica radiațiilor, și-a concentrat atenția în principal asupra materiei pereților cavității, și nu asupra radiației din interiorul acesteia. Deoarece constantele incluse în legile lui Wien și Stefan-Boltzmann nu depind de natura substanței, Planck a fost liber să facă orice presupunere cu privire la materialul pereților. El a ales un model în care pereții sunt compuși dintr-un număr imens de oscilatoare minuscule încărcate electric, fiecare cu frecvența sa. Oscilatorii sub acțiunea radiației incidente asupra lor pot oscila, în timp ce radiază energie. Întregul proces ar putea fi investigat pe baza legilor binecunoscute ale electrodinamicii, adică. funcția de distribuție spectrală a putut fi găsită prin calcularea energiei medii a oscilatoarelor cu frecvențe diferite. Inversând succesiunea raționamentului, Planck, pe baza funcției corecte de distribuție spectrală pe care a ghicit-o, a găsit o formulă pentru energia medie U a unui oscilator cu o frecvență n într-o cavitate care este în echilibru la o temperatură absolută T:

Unde b este o mărime determinată experimental și k este o constantă (numită constantă Boltzmann, deși a fost introdusă pentru prima dată de Planck), care apare în termodinamică și teoria cinetică gazele. Deoarece această constantă intră de obicei cu un factor T, este convenabil să se introducă o nouă constantă h = bk. Atunci b = h/k și formula (3) poate fi rescrisă ca

Noua constantă h este constanta lui Planck; valoarea sa calculată de Planck a fost de 6,55×10-34 JChs, care este doar cu aproximativ 1% diferită de valoarea modernă. Teoria lui Planck a făcut posibilă exprimarea valorii lui s în formula (2) în termeni de h, k și viteza luminii c:

Această expresie a fost de acord cu experimentul în măsura în care constantele erau cunoscute; măsurători mai precise ulterior nu au găsit discrepanțe. Astfel, problema explicării funcției de distribuție spectrală a fost redusă la o problemă mai „simple”. A fost necesar să explicăm care este sensul fizic al constantei h, sau mai degrabă produsul hn. Descoperirea lui Planck a fost că semnificația sa fizică poate fi explicată doar prin introducerea unui concept complet nou de „cuantum energetic” în mecanică. La 14 decembrie 1900, la o reuniune a Societății Germane de Fizică, Planck a arătat în raportul său că formula (4), și astfel restul formulelor, pot fi explicate dacă presupunem că un oscilator cu o frecvență n schimbă energie cu câmp electromagnetic nu continuu, ci ca în trepte, câștigând și pierzându-și energia în porțiuni discrete, cuante, fiecare dintre ele egală cu hn.
Vezi si
RADIATIE ELECTROMAGNETICA ;
Căldură;
TERMODINAMICĂ.
Consecințele descoperirii făcute de Planck sunt expuse în articolele EFECT FOTOELECTRIC;
EFECT COMPTON;
ATOM;
STRUCTURA ATOMULUI;
MECANICA CUANTICĂ . Mecanica cuantică este teorie generală fenomene la scară microscopică. Descoperirea lui Planck apare acum ca o consecință importantă de natură specială care urmează din ecuațiile acestei teorii. În special, s-a dovedit că este valabil pentru toate procesele de schimb de energie care au loc în timpul mișcării oscilatorii, de exemplu, în acustică și în fenomenele electromagnetice. Așa se explică puterea mare de penetrare a razelor X, ale căror frecvențe sunt de 100-10.000 de ori mai mari decât frecvențele caracteristice luminii vizibile și ale căror cuante au o energie corespunzător mai mare. Descoperirea lui Planck servește drept bază pentru întreaga teorie ondulatorie a materiei cu care se ocupă proprietățile valurilor particulele elementare și combinațiile lor. Din teoria lui Maxwell se știe că un fascicul de lumină cu energie E poartă un impuls p egal cu

Unde c este viteza luminii. Dacă cuantele de lumină sunt considerate particule, fiecare dintre ele având o energie hn, atunci este firesc să presupunem că fiecare dintre ele are un impuls p egal cu hn/c. Relația fundamentală care raportează lungimea de undă l la frecvența n și viteza luminii c are forma

Deci expresia pentru impuls poate fi scrisă ca h/l. În 1923, studentul absolvent L. de Broglie a sugerat că nu numai lumina, ci și toate formele de materie sunt caracterizate de dualitatea undă-particulă, exprimată în relațiile

Între caracteristicile unei unde și ale unei particule. Această ipoteză a fost confirmată, ceea ce a făcut din constanta lui Planck o constantă fizică universală. Rolul ei s-a dovedit a fi mult mai semnificativ decât s-ar fi putut presupune de la bun început.
LITERATURĂ
Metrologie cuantică și constante fundamentale. M., 1973 Shepf H.-G. De la Kirchhoff la Planck. M., 1981

Enciclopedia Collier. - Societate deschisă. 2000 .

Vedeți ce este „PLANK CONSTANT” în alte dicționare:

- (cuantum de acțiune) principala constantă a teoriei cuantice (vezi Mecanica cuantică), numită după M. Planck. Constanta Planck h ??6.626,10 34 J.s. Valoarea este adesea folosită. \u003d h / 2???? 1.0546.10 34 J.s, care se mai numește și constanta lui Planck ... Dicţionar enciclopedic mare

- (cuantum de acțiune, notat cu h), fizic fundamental. o constantă care definește o gamă largă de fizice. fenomene pentru care discretitatea mărimilor cu dimensiunea acţiunii este esenţială (vezi MECANICA CUANTICA). Introdus de el. fizicianul M. Planck în 1900 cu ...... Enciclopedia fizică

- (cuanta de acțiune), principala constantă a teoriei cuantice (vezi Mecanica cuantică). Numit după M. Planck. Constanta Planck h≈6,626 10 34 J s. Este adesea folosită valoarea h = h / 2π≈1,0546 10 34 J s, numită și constanta Planck. * * *… … Dicţionar enciclopedic

Constanta lui Planck (cuantumul de acțiune) principala constantă a teoriei cuantice, coeficientul care raportează mărimea energiei radiatie electromagnetica cu frecvența sa. Are, de asemenea, semnificația unui cuantum de acțiune și un cuantum de moment unghiular. Introdus în uz științific de M ... Wikipedia

Cuantum de acțiune (Vezi. Acțiune), o constantă fizică fundamentală (Vezi. Constante fizice), care determină o gamă largă de fenomene fizice pentru care discretitatea acțiunii este esențială. Aceste fenomene sunt studiate în mecanica cuantică (vezi... Marea Enciclopedie Sovietică

- (quantum of action), osn. constantă a teoriei cuantice (vezi Mecanica cuantică). Numit după M. Planck. P. p. h 6.626 * 10 34 J * s. Valoarea H \u003d h / 2PI 1,0546 * 10 34 J * s este adesea folosită, numită și. P. p... Științele naturii. Dicţionar enciclopedic

Fizică fundamentală. constantă, cuantum de acțiune, având dimensiunea produsului energie și timp. Definește un fizic fenomene ale microlumii, pentru care fizicul discret este caracteristic. mărimi cu dimensiunea acțiunii (vezi mecanica cuantică). In marime... ... Enciclopedia chimică

Una dintre cele fizice absolute constante, care are dimensiunea acțiunii (energie X timp); în sistemul CGS, P. p. h este (6,62377 + 0,00018). 10 27 erg x sec (+0,00018 posibilă eroare de măsurare). A fost introdus pentru prima dată de M. Planck (M. Planck, 1900) în ... ... Enciclopedie matematică

Quantum de acțiune, unul dintre principalele. constante ale fizicii, reflectă specificul regularităților din microcosmos și joacă rol fundamentalîn mecanica cuantică. P. p. h (6,626 0755 ± 0,000 0040) * 10 34 J * s. Utilizați adesea valoarea L \u003d d / 2n \u003d (1,054 572 66 ± ... Marele dicționar politehnic enciclopedic

Constanta plank (cuantum de actiune)- una dintre constantele fundamentale ale lumii (constantele), care joacă un rol decisiv în microcosmos, manifestată prin existența unor proprietăți discrete ale micro-obiectelor și sistemelor acestora, exprimate în numere cuantice întregi, cu excepția semintegerelor .. ... ... Începuturile științelor naturale moderne

Cărți

• Univers și fizică fără „energie întunecată” (descoperiri, idei, ipoteze). În 2 volume. Volumul 1, O. G. Smirnov. Cărțile sunt dedicate problemelor de fizică și astronomie care au existat în știință de zeci de ani și sute de ani de la G. Galileo, I. Newton, A. Einstein până în zilele noastre. cele mai mici particule materie și planete, stele și...

Laboratorul nr.

STUDIAREA REGULĂRILOR ÎN SPECTRE ŞI DETERMINAREA CONSTANTEI PLANCK

Scopul lucrării: determinarea experimentală a constantei lui Planck folosind spectre de emisie și absorbție.

Instrumente si accesorii: spectroscop, lampă incandescentă, lampă cu mercur, cuvă de vârf de crom.

INTRODUCERE TEORETICĂ

Atomul este cea mai mică particulă element chimic care îi determină proprietățile de bază. Experimentele lui E. Rutherford au fundamentat modelul planetar al atomului. În centrul unui atom se află un nucleu încărcat pozitiv cu o sarcină Z∙e (Z este numărul de protoni din nucleu, adică număr de serie element chimic al sistemului periodic al lui Mendeleev; e este sarcina protonului, care este egală cu sarcina electronului). Electronii se deplasează în jurul nucleului în câmpul electric al nucleului.

Stabilitatea unui astfel de sistem de atom este fundamentată de postulatele lui Bohr.

Primul postulat al lui Bohr(postulat al stărilor staționare): în starea de echilibru a atomului, electronii se deplasează de-a lungul anumitor orbite staționare, fără a radia energie electromagnetică; orbitele staționare ale electronilor sunt determinate de regula de cuantizare:

. (2)

Un electron care se deplasează pe orbită în jurul nucleului este supus forței Coulomb:

. (3)

Pentru un atom de hidrogen Z=1. Apoi

. (4)

Rezolvând împreună ecuațiile (2) și (4), putem determina:

a) raza orbitei

; (5)

b) viteza electronilor

; (6)

c) energia electronilor

. (7)

Nivel de energie este energia deținută de un electron al unui atom într-o anumită stare staționară.

Atomul de hidrogen are un electron. Starea unui atom cu n=1 se numește starea fundamentală. Energia de stare fundamentală

În starea fundamentală, un atom poate absorbi doar energie.

În timpul tranzițiilor cuantice, atomii (moleculele) sar de la o stare staționară la alta, adică de la una nivel de energie o alta. O schimbare a stării atomilor (moleculelor) este asociată cu tranzițiile energetice ale electronilor de la o orbită staționară la alta. În acest caz, unde electromagnetice de diferite frecvențe sunt emise sau absorbite.

Al doilea postulat al lui Bohr(regula frecvenței): când un electron se mișcă de pe o orbită staționară pe alta, un foton cu energie este emis sau absorbit

, (8)

egal cu diferența de energie a stărilor staționare corespunzătoare ( Și sunt, respectiv, energiile stărilor staţionare ale atomului înainte şi după radiaţie sau absorbţie).

Energia este emisă sau absorbită în porțiuni separate - cuante (fotoni), iar energia fiecărui cuantum (foton) este asociată cu o frecvență ν unde emise prin raport

, (9)

Unde h este constanta lui Planck. constanta lui Planck- una dintre cele mai importante constante ale fizicii atomice, numeric egală cu energia unui cuantum de radiație la o frecvență de radiație de 1 Hz.

Ținând cont de acest lucru, ecuația (8) poate fi scrisă ca

. (10)

Totalitatea undelor electromagnetice de toate frecvențele pe care un anumit atom (moleculă) le emite și le absoarbe este spectrul de emisie sau de absorbție al unei substanțe date. Întrucât atomul fiecărei substanțe are propriile sale structura interna, prin urmare, fiecare atom are un spectru individual inerent numai acestuia. Analiza spectrală, descoperită în 1859 de Kirchhoff și Bunsen, se bazează pe aceasta.

Caracterizarea spectrelor de emisie

Compoziția spectrală a radiației substanțelor este foarte diversă. Dar, în ciuda acestui fapt, toate spectrele pot fi împărțite în trei tipuri.

Spectre continue. Toate lungimile de undă sunt reprezentate în spectrul continuu. Nu există lacune într-un astfel de spectru, constă din secțiuni de culori diferite, trecând una în alta.

Spectrele continue (sau continue) dau corpuri care sunt în stare solidă sau lichidă (lampă cu incandescență, oțel topit etc.), precum și gaze puternic comprimate. Pentru a obține un spectru continuu, trebuie să încălziți corpul la o temperatură ridicată.

Un spectru continuu este, de asemenea, produs de plasmă la temperatură înaltă. Undele electromagnetice sunt emise de plasmă în principal atunci când electronii se ciocnesc cu ionii.

Spectre de linii. Spectrele de emisie de linii constau din linii spectrale individuale separate de goluri întunecate.

Spectrele de linii dau toate substanțele în stare atomică gazoasă. În acest caz, lumina este emisă de atomi care practic nu interacționează între ei. Prezența unui spectru de linie înseamnă că substanța emite lumină doar de anumite lungimi de undă (mai precis, în anumite intervale spectrale foarte înguste).

Spectre cu dungi. Spectrele de emisie cu dungi constau din grupuri individuale de linii atât de apropiate încât se îmbină în benzi. Astfel, spectrul în dungi constă din benzi individuale separate prin goluri întunecate.

Spre deosebire de spectrele de linii, spectrele în dungi sunt produse nu de atomi, ci de molecule care nu sunt legate sau slab legate între ele.

Pentru a observa spectrele atomice și moleculare, se folosește strălucirea vaporilor unei substanțe într-o flacără sau strălucirea unei descărcări de gaz într-un tub umplut cu gazul studiat.

Caracterizarea spectrelor de absorbție.

Spectrul de absorbție poate fi observat dacă, pe calea radiației provenite de la o sursă care dă un spectru de emisie continuu, se plasează o substanță care absoarbe anumite raze de diferite lungimi de undă.

În acest caz, liniile sau benzile întunecate vor fi vizibile în câmpul vizual al spectroscopului în acele părți ale spectrului continuu care corespund absorbției. Natura absorbției este determinată de natura și structura substanței absorbante. Gazul absoarbe lumina exact de lungimile de undă pe care o emite atunci când este foarte fierbinte. Figura 1 prezintă spectrele de emisie și absorbție a hidrogenului.

Spectrele de absorbție, ca și spectrele de emisie, sunt împărțite în continuu, linie și dungi.

Spectre continue absorbțiile se observă atunci când sunt absorbite de o substanță în stare condensată.

Spectre de linie absorbţiile se observă atunci când o substanţă absorbantă în stare gazoasă (gaz atomic) este plasată între sursa spectrului de radiaţii continue şi spectroscop.

in dungi- atunci când este absorbit de substanţe formate din molecule (soluţii).

FUNDAMENTAREA METODEI DE CERCETARE

Pentru a obține un spectru de absorbție în dungi, o soluție apoasă de crom, adică dicrom potasiu (
).

Conform teoriei cuantice, atomii, ionii și moleculele nu numai că emit energie în cuante, ci și absorb energie în cuante. Energia unui cuantum de radiație și absorbție pentru o anumită substanță (la o anumită frecvență ) e aceeasi. Sub acțiunea luminii are loc descompunerea chimică a moleculelor, care nu poate fi cauzată decât de un cuantum de lumină cu energie.
, suficient (sau mai mare) pentru descompunere.

Luați în considerare o soluție apoasă de dicromat de potasiu
. În apă, moleculele sale se disociază în ioni după cum urmează:

În timpul reacției, în soluție apar ioni.
. Dacă această soluție este iluminată cu lumină albă (acromatică), atunci sub acțiunea cuantelor de lumină absorbite de vârful de crom, ionii se vor descompune
. În acest caz, fiecare ion va „captura” („absorbi”) o cantitate de radiație iradiată cu energie
. Ca urmare, spectrul va avea o bandă de absorbție, al cărei început corespunde frecvenței . Reacția de dezintegrare se scrie după cum urmează:

.

Energia acestei reacții pentru un kilomol de vârf cromic este cunoscută din experimente ( E\u003d 2.228 10 8 J / kmol).

Conform legii lui Avogadro, fiecare kilomol dintr-o substanță conține acelasi numar atomi egali cu numărul Avogadro N A\u003d 6,02 10 26 kmol -1, prin urmare, dezintegrarea unui ion necesită energie

. (11)

Prin urmare, energia cuantumului de lumină absorbită trebuie să fie mai mare sau egală cu energia necesară pentru a diviza un ion
, acesta este
. Cu ajutorul egalității

(12)

determinați frecvența cea mai joasă a cuantumului care împarte ionul:

, (13)

Unde - cea mai joasă frecvență din banda de absorbție spectrală (marginea benzii pe partea luminii roșii).

Folosind relația dintre frecvență și lungimea de undă , expresia (13) se scrie astfel:

, (14)

unde с este viteza luminii în vid (с=3·10 8 m/s).

Din egalitate (14) se determină constanta Planck

. (15)

STUDII EXPERIMENTALE

Determinarea lungimii de undă Linia extremă (pe dreapta) în banda de absorbție atunci când se observă spectrul vârfului de crom se realizează în următoarea secvență:

Calibrați spectroscopul utilizând spectrul de emisie, apoi compilați și completați Tabelul 1 pentru a construi o curbă de calibrare.

tabelul 1

Culoarea spectrului sau a liniilor	Lungime de undă, nm	Poziția limitelor secțiunilor sau liniilor spectrale conform spectroscopului n, Divizia
Pentru spectru continuu
Portocale
verde deschis
violet
Pentru spectrul de linii de vapori de mercur
Roșu închis (luminozitate medie)
Roșu (luminozitate medie)
Galben 1 (luminos)
Galben 2 (luminos)
Verde (foarte luminos)
Violet 1 (foarte luminos)
Violet 2 (slab)
Violet 3 (luminozitate medie)

Calibrarea spectroscopului

Spectroscopul este calibrat în următoarea secvență:

În fața fantei spectroscopului este instalată o sursă de lumină, al cărei spectru este linie (lampă cu mercur, tub cu heliu etc.) sau continuu (lampă incandescentă). Folosind tabelul 1, notează ce număr n diviziunile spectroscopului corespund unei anumite linii (acest lucru se face pentru toate liniile vizibile), adică se obțin valorile fiecărei linii. nși trasați-le de-a lungul axei x. În același timp, conform tabelului, ei iau valorile lungimii de undă pentru fiecare linie și le marchează de-a lungul axei y . Punctele obținute la intersecția absciselor și ordonatelor corespunzătoare sunt legate printr-o curbă netedă;

Pe o foaie mare de hârtie milimetrică, de-a lungul axei y, sunt trasate valorile lungimilor de undă în intervalul părții vizibile a spectrelor continue sau de linie (400-750 nm), în timp ce se observă scara și de-a lungul abscisei - valorile n numărul total de diviziuni ale tamburului spectrometrului care acoperă întreaga gamă de spectre continue sau de linie (400-750 nm), ținând cont că o tură a tamburului (șurubul micrometrului) corespunde n\u003d 50, adică cincizeci de divizii.

3. Instalați o cuvă cu un vârf de crom în fața fantei spectroscopului (spectrometru) și direcționați firul vertical al acestui spectrometru spre marginea benzii de absorbție (bandă întunecată). În această poziție, numărul diviziunii este fixat pe spectrometru și, folosind o curbă de calibrare, se determină lungimea de undă corespunzătoare marginii benzii de absorbție. Experimentul este efectuat de patru până la cinci ori pentru a obține valoarea medie a constantei lui Planck
, precum și pentru calcularea erorilor de măsurare.

4. Calculați prin formula (15) constanta lui Planck pentru fiecare măsurătoare.

5. Determinați eroarea absolută a fiecărei măsurători, valoarea medie a erorii absolute și eroare relativă:

; (16)

; (17)

. (18)

6. Înregistrați rezultatele măsurătorilor și calculelor în tabelul 2.

7. Înregistrați rezultatul măsurării sub forma:

8. Verificaţi dacă valoarea tabelară a constantei lui Planck aparţine intervalului obţinut (19).

masa 2

	n, Divizia	, nm	, J s	, J s	, J s	, J s	, %

Întrebări de control

Descrieți modelul planetar al atomului.

Prezentați primul postulat al lui Bohr. Care este regula pentru cuantificarea orbitei electronilor?

Ce valori poate lua raza orbitei, viteza și energia unui electron dintr-un atom?

Ce este un nivel de energie?

Prezentați al doilea postulat al lui Bohr.

Care este energia unui foton?

Care este semnificația fizică a constantei lui Planck? Cu ce ​​este egal?

Descrieți spectrele de emisie. În ce tipuri sunt împărțite? Ce este necesar pentru a observa spectrele de emisie?

Caracterizați spectrele de absorbție. În ce tipuri sunt împărțite? Ce este necesar pentru a observa spectrele de absorbție?

Descrieți principiul de funcționare și dispozitivul spectroscopului.

Ce este calibrarea unui spectroscop? Ce spectre au fost folosite pentru calibrare? Cum, folosind curba de calibrare a spectroscopului, să determinăm lungimea de undă corespunzătoare marginii benzii de absorbție?

Descrieți ordinea lucrării.

REFERINȚE

Agapov B.T., Maksyutin G.V., Ostroverkhov P.I. Atelier de laborator de fizică. – M.: facultate, 1982.

Korsunsky M.I. Optica, structura atomica, nucleul atomic. – M.: Fizmatgiz, 1962.

Atelier de fizică / Ed. I.V. Iveronova. – M.: Fizmatgiz, 1962.

rev. din 19.11.2011 - (animație adăugată)

Trebuie amintit că în modelul „Fizică logică” al lui Rod Johnson vedem următoarele:

Nu există „particule solide”, există doar grupări de energie.
fiecare dimensiune cuantică poate fi explicată geometric ca o formă de câmpuri energetice structurate, care se intersectează.
atomii sunt forme de energie contrarotativă sub formă de Solide platonice, și anume contrarotație octaedru și tetraedru. Mai mult, fiecărei forme vibraționale/pulsante îi corespunde o anumită densitate de bază a eterului.
în întregul Univers, toate nivelurile de densitate sau măsurători sunt structurate din două niveluri primare ale eterului, interacționând continuu unul cu celălalt.

Conform modelului lui Johnson, există un , care se intersectează continuu cu realitatea noastră în fiecare atom, la cel mai mic nivel. Fiecare atom are o geometrie în realitatea noastră și opusul, geometrie inversă într-o realitate paralelă. Cele două geometrii se rotesc în direcții opuse una în interiorul celeilalte. Fiecare etapă a acestui proces te duce prin.

Cu toate acestea, din moment ce oamenii de știință tradiționali nu au vizualizat încă Solidele Platonice cuibărite unele în altele, împărțind axă comunăși capabile să se rotească în direcții opuse, au pierdut imaginea realității cuantice.

Majoritatea oamenilor știu deja că radiația de căldură și lumina sunt create de un lucru foarte simplu - mișcarea exploziilor de energie electromagnetică cunoscută sub numele de „fotoni”.

Înainte de 1900, însă, se credea că lumina și căldura nu se mișcau sub formă de unități discrete de „fotoni”, ci mai degrabă lin, fluid și inextricabil. Fizicianul Max Planck a fost primul care a descoperit că la cel mai mic nivel, lumina și căldura se mișcă în „pulsații” sau „pachete” de energie, de 10 -32 cm în dimensiune (comparativ cu această dimensiune. nucleul atomic ar fi de dimensiunea unei planete!)

Interesant este că cu cât leagănul este mai rapid, cu atât pachetele sunt mai mari și, în consecință, cu cât leagănul este mai lent, cu atât pachetele sunt mai mici.

Planck a descoperit că relația dintre viteza de balansare și dimensiunea exploziei rămâne întotdeauna aceeași, indiferent de modul în care le măsurați. Relația constantă dintre viteza de oscilație și dimensiunea pachetului este cunoscută sub numele de Legea distribuției lui Wayne.

Planck a descoperit un singur număr care exprimă acest raport. Acum este cunoscut sub numele de „Constant Planck”.

Un articol de Carolyn Hartman (numărul din decembrie 2001 al revistei Science and Technology of the 21st Century) se concentrează exclusiv pe descoperirile lui Max Planck. Ea dezvăluie că puzzle-ul creat de descoperirile sale rămâne nerezolvat:

„Astăzi, pentru a pătrunde mai adânc în structura atomului, este de datoria noastră să continuăm cercetările unor oameni de știință precum Curie, Lise Meitner și Otto Hahn.
Dar întrebările fundamentale: Ce cauzează mișcarea electronilor, dacă aceasta se supune anumitor legi geometrice și de ce unele elemente sunt mai stabile decât altele, nu au încă răspunsuri și așteaptă noi ipoteze și idei avansate.

În această notă, putem vedea deja răspunsul la întrebarea lui Hartman. După cum am spus, descoperirile lui Planck au fost făcute ca urmare a studiului radiațiilor termice. Paragraful de deschidere din articolul lui Carolyn Hartman este o descriere perfectă a realizărilor sale:

„În urmă cu o sută de ani, la 14 decembrie 1900, fizicianul Max Planck (1858-1947) a anunțat descoperirea unei noi formule de radiație care ar putea descrie toate tiparele observate atunci când materia este încălzită, când începe să emită căldură de diferite culori. .
Mai mult, noua formulă s-a bazat pe o presupunere importantă - energia radiației nu este constantă, radiația apare doar în pachete de o anumită dimensiune.
Dificultatea este cum să faci ipoteza din spatele „formulei” de înțeles fizic. Ce se înțelege prin „pachete de energie”, care nici măcar nu sunt constante, dar se modifică proporțional cu frecvența oscilației (Legea distribuției lui Wayne)?”

Puțin mai târziu, Hartman continuă:

„Planck știa că ori de câte ori întâlniți o problemă aparent insolubilă în Natură, aceasta trebuie să se bazeze pe modele mai complexe; cu alte cuvinte, trebuie să existe o „geometrie a universului” diferită decât se credea anterior.
De exemplu, Planck a insistat întotdeauna că fiabilitatea ecuațiilor lui Maxwell ar trebui reconsiderată deoarece fizica ajunsese într-un stadiu de dezvoltare în care așa-numitele „legi fizice” nu mai erau universale”.

Miezul lucrării lui Planck poate fi exprimat printr-o ecuație simplă care descrie modul în care materia radiantă eliberează energie în „pachete” sau explozii.

Această ecuație E = hv, Unde E este energia finală măsurabilă, v este frecvența de vibrație a radiației care eliberează energie și h– cunoscută sub denumirea de „Constanta Planck”, care guvernează „fluxul” dintre acestea vȘi E.

Constanta Planck este 6,626 . Este o expresie abstractă deoarece exprimă o relație pură între două mărimi și nu trebuie să fie atribuită nici unei categorii specifice de măsură, în afară de aceasta.

Planck nu a descoperit această constantă printr-un miracol, ci mai degrabă, a dedus-o meticulos prin studiul multora tipuri diferite Radiație termala.

Acesta este primul mister major pe care Johnson l-a clarificat în cercetările sale. El își amintește că sistemul de coordonate cartezian (dreptunghiular) este folosit pentru a măsura constanta lui Planck.

Acest sistem este numit după creatorul său Rene Descartes și înseamnă că cuburile sunt folosite pentru a măsura spațiul tridimensional.

A devenit atât de familiar încât majoritatea oamenilor de știință nici măcar nu consideră că este ceva neobișnuit - doar lungime, lățime și înălțime.

Experimentele, cum ar fi cele ale lui Planck, folosesc un cub mic pentru a măsura energia care se mișcă printr-o anumită regiune a spațiului. În sistemul de măsurători al lui Planck, de dragul simplității, acestui cub i s-a atribuit în mod natural un volum de „unitate”.

Cu toate acestea, când Planck și-a scris constanta, nu a vrut să aibă de-a face cu un număr zecimal, așa că a deplasat volumul cubului la 10. Aceasta a făcut ca constanta să fie egală cu 6,626 în loc de 0,6626 .

Ceea ce a contat cu adevărat a fost relația dintre ceva din interiorul cubului (6.626) și cubul în sine (10).

Nu contează dacă dai cubului un volum de unu, zece sau orice alt număr, atâta timp cât raportul este întotdeauna constant. După cum am spus, Planck a dezvăluit natura permanentă a acestei relații doar prin ani de experimentare minuțios.

Rețineți că, în funcție de dimensiunea pachetului care este eliberat, va trebui să îl măsurați cu un cub de altă dimensiune.

Și totuși, orice se află în interiorul cubului va avea întotdeauna 6.626 de unități de volum cub dacă volumul cubului în sine este de 10 unități, indiferent de dimensiunile implicate.

Chiar acum ar trebui remarcat - amploarea 6,626 foarte aproape de 6,666 , care este exact 2/3 din 10. Prin urmare, ar trebui să se întrebe: „De ce este atât de important 2/3 ?”

Pe baza principiilor geometrice măsurabile simple explicate de Fuller și alții, știm că dacă un tetraedru este plasat perfect în interiorul unei sfere, acesta va umple exact 1/3 din volumul total al sferei. Adică 3,333 din 10.

De fapt Un foton este format din două tetraedre unite. ceea ce vedem în figură.

Volumul total (energia) care se deplasează prin cub va fi exact 2/3 (6,666) din volumul total al cubului, căruia Planck i-a atribuit numărul 10.

Buckminster Fuller a fost primul care a descoperit că un foton este compus din două tetraedre. El a anunțat-o lumii în 1969 Planificarea planetei după care a fost complet uitat.

Se creează o mică diferență de 0,040 între un „pur” 6,666 sau un raport de 2/3 și constanta lui Planck de 6,626 capacitate specifică de vid care absoarbe ceva energie.

Capacitatea specifică a vidului poate fi calculată exact folosind ceea ce este cunoscut sub numele de ecuația Coulomb.

În termeni mai simpli, energia eterului „vid fizic” va absorbi o cantitate mică din orice energie care trece prin el.

Prin urmare, odată ce luăm în considerare ecuația lui Coulomb, numerele funcționează perfect. Mai mult, dacă măsurăm spațiul folosind coordonatele tetraedrice în loc de cele cubice, necesitatea ecuației lui Planck E = hv dispare. În acest caz, energia va fi măsurată la fel de ambele părți ale ecuației, adică E (energia) va fi egală cu v (frecvența) și nu este necesară o „constantă” între ele.

„Ondulurile” de energie prezentate de constanta lui Planck sunt cunoscute de fizicienii cuantici ca „fotoni”. De obicei ne gândim la „fotoni” ca purtători de lumină, dar aceasta este doar una dintre funcțiile lor.

Mai important, atunci când atomii absorb sau eliberează energie, aceasta este transferată sub formă de „fotoni”.

Cercetătorii precum Milo Wolf reamintesc: singurul lucru pe care îl știm sigur despre termenul „foton” este că este un impuls care trece prin câmpul energetic eter/punctul zero.

Se poate observa acum că această informație conține o componentă geometrică, ceea ce dă motive să credem că și atomii trebuie să aibă aceeași geometrie.

O altă anomalie deschisă care demonstrează prezența geometriei la nivel cuantic este Teorema de neregularitate a lui Bell.

În acest caz, doi fotoni sunt eliberați în direcții opuse. Fiecare foton este emis dintr-o structură atomică excitată separată. Ambele structuri atomice sunt formate din atomi identici și ambele se descompun în aceeași viteză.

Acest lucru permite ca doi fotoni „pereche” cu aceleași calități energetice să fie eliberați simultan în direcții opuse. Ambii fotoni trec apoi prin filtre polarizante, cum ar fi oglinzile, care teoretic ar trebui să-și schimbe direcția.

Dacă o oglindă este situată la un unghi de 45 o, iar cealaltă la un unghi de 30 o , ar fi firesc să ne așteptăm ca rotațiile unghiulare ale fotonilor să fie diferite.

Totuși, când a fost efectuat acest experiment, în ciuda diferenței de unghiuri ale oglinzilor, fotonii au făcut simultan aceeași rotație unghiulară!

Gradul de acuratețe al experimentului este uluitor, așa cum este descris în cartea lui Milo Wolf:

„În cel mai recent experiment al lui Elaine Aspect, pentru a elimina complet orice posibilitate de influențe locale de la un detector la altul, Dalibard și Roger au folosit comutatoare acustic-optice la o frecvență de 50 MHz, schimbând seturi de polarizatoare în timpul zborului fotonilor. .

Teorema lui Bell și rezultatele experimentului indică faptul că părțile Universului sunt interconectate la un anumit nivel intern (adică nu sunt evidente pentru noi), iar aceste conexiuni sunt fundamentale (teoria cuantică este fundamentală).

Cum le putem înțelege? Și deși problema a fost analizată foarte profund (Wheeler și Zurek, 1983; d'Espagna, 1983; Herbert, 1985; Stap, 1982; Bohm și Healy, 1984; Pagels, 1982; și alții), nu a fost găsită nicio soluție.

Autorii tind să fie de acord cu următoarea descriere a conexiunilor non-locale:
1. Ele leagă evenimente în locuri separate fără câmpuri sau materie cunoscute.
2. Nu slăbesc cu distanța; fie el un milion de kilometri sau un centimetru.
3. Par să călătorească mai repede decât viteza luminii.”

Fără îndoială, în cadrul științei, acesta este un fenomen foarte derutant.

Teorema lui Bell afirmă că „fotonii” perechi energetic sunt într-adevăr ținuți împreună de o singură forță geometrică, și anume tetraedrul, care continuă să se extindă (devine mai mare) pe măsură ce fotonii se separă.

Pe măsură ce geometria dintre ele se extinde, fotonii vor continua să mențină aceeași poziție de fază unghiulară unul față de celălalt.

Următorul punct de cercetare este unda electromagnetică în sine.

După cum știu majoritatea oamenilor, o undă electromagnetică are două componente, o undă electrostatică și o undă magnetică, care se mișcă împreună. Interesant este că cele două valuri sunt întotdeauna perpendiculare una pe cealaltă.

Pentru a vizualiza ceea ce se întâmplă, Johnson cere să ia două creioane de aceeași lungime și să le așeze perpendicular unul pe celălalt; iar distanța dintre ele ar trebui să fie egală cu lungimea creionului:

Acum putem conecta fiecare capăt al creionului de sus la fiecare capăt al creionului de jos. Făcând acest lucru, obținem un obiect cu patru fețe format din triunghiuri echilaterale între două creioane, adică un tetraedru.

Același proces se poate face cu o undă electromagnetică, luând înălțimea totală a unei unde electrostatice sau magnetice (care au aceeași înălțime sau amplitudine) ca lungimea fundamentală, ca și creioanele din figură.

În figura de mai jos, puteți vedea că dacă conectăm liniile folosind același proces, unda electromagnetică copiază de fapt tetraedrul „ascuns” (potențial):

Este important să menționăm aici că acest secret a fost descoperit în mod repetat de diferiți gânditori pentru a fi din nou uitat de știință.

Lucrarea lui Tom Bearden a arătat în mod convingător că James Clerk Maxwell știa acest lucru atunci când a scris ecuațiile sale complexe „cuaternioane”.

Tetraedrul ascuns este văzut și în Walter Russell și mai târziu în Buckminster Fuller. În timp ce își făcea descoperirile, Johnson nu era conștient de descoperirile anterioare.

Următorul punct de luat în considerare este a învârti*. De mulți ani, fizicienii știu că, pe măsură ce se mișcă, particulele de energie „se învârt”.
* spin (spin, - rotație), momentul actual al impulsului unei microparticule, care are o natură cuantică și nu este asociată cu mișcarea particulei în ansamblu; măsurată în unități ale constantei Planck și poate fi întreg (0, 1, 2,...) sau jumătate întreg (1/2, 3/2,...)

De exemplu, se pare că, mișcându-se într-un atom, „electronii” fac continuu învârtiri ascuțite de 180 o sau „semi-rotiri”.

Se observă adesea că atunci când se mișcă, „quarcurile” fac rotiri „1/3” sau „2/3”, ceea ce i-a permis lui Gell-Mann să-și organizeze mișcările într-un tetraedru sau alte geometrii.

Niciunul dintre reprezentanții științei tradiționale nu a oferit o explicație adecvată a motivului pentru care se întâmplă acest lucru.

Modelul lui Johnson arată că „spinul” de 180 o al norilor de electroni este creat de mișcarea octaedrului.

Este important să ne dăm seama că mișcarea de 180o provine de fapt din două rotații de 90o ale fiecărui octaedru.

Pentru a rămâne în aceeași poziție în matricea geometriei care îl înconjoară, octaedrul trebuie să se „întoarcă înapoi”, adică cu 180 o .

Tetraedrul, pe de altă parte, pentru a rămâne în aceeași poziție, trebuie să facă fie o rotație de 120 o (1/3 de rotire) fie 240 o (2/3 de rotație). Același proces explică misterul mișcării spiralate a undelor de torsiune. Oriunde te-ai afla în Univers, chiar și „în vid”, eterul va pulsa mereu în aceste forme geometrice, formând o matrice.

Prin urmare, orice impuls al momentului care se mișcă în eter va trece de-a lungul marginilor „cristalelor lichide” geometrice din eter.

Prin urmare, mișcarea elicoială a unei unde de torsiune este creată de geometria simplă prin care trebuie să treacă unda în timp ce se deplasează.

CONSTANTĂ DE STRUCTURĂ FINĂ

Vizualizarea constantei structurii fine este mai dificilă decât constantele anterioare.

Am inclus această secțiune pentru cei care ar dori să vadă până unde merge modelul „matrice”. Constanta cu structură fină este un alt aspect al fizicii cuantice despre care unii oameni de știință nu au auzit nici măcar, poate pentru că este complet inexplicabilă pentru cei care tind să creadă în modele bazate pe particule.

Imaginați-vă că un nor de electroni este ca o minge de cauciuc flexibilă și de fiecare dată când un „foton” de energie este absorbit sau eliberat (cunoscut sub numele de pereche), norul se întinde și se îndoaie, ca și cum ar fi tremurând.

Norul de electroni va „lovi” întotdeauna într-o proporție fixă, exactă cu dimensiunea fotonului.

Aceasta înseamnă că fotonii mai mari vor avea o „denivelare” mai mare pe norul de electroni, fotonii mai mici vor avea o „denivelare” mai mică pe norul de electroni. Acest raport rămâne constant, indiferent de unitățile de măsură.

La fel ca constanta lui Planck, constanta de structură fină este un alt număr „abstract”. Aceasta înseamnă că vom obține aceeași proporție, indiferent de unitățile în care o măsurăm.

Această constantă a fost studiată continuu prin analiză spectroscopică și în cartea sa Ciudată teorie a luminii și a materiei fizicianul Richard P. Feynman a explicat acest puzzle. (Trebuie amintit că cuvântul „împerechere” înseamnă unirea sau separarea unui foton și a unui electron.)

„Există o întrebare foarte profundă și frumoasă legată de constanta de împerechere observată e, - amplitudinea unui electron real pentru emisia sau absorbția unui foton real. Acest număr simplu determinat experimental este aproape de 0,08542455 .
Fizicienii preferă să-și amintească acest număr ca fiind inversul pătratului său - aproximativ 137,03597 cu incertitudinea ultimelor două zecimale.
Rămâne un mister și astăzi, deși a fost descoperit în urmă cu mai bine de 50 de ani.
Ați dori imediat să știți de unde provine numărul de asociere: are legătură cu acesta π sau poate cu baza de logaritmi naturali?
Nimeni nu știe acest lucru, acesta este unul dintre cele mai mari mistere ale fizicii - un număr magic care a ajuns la noi și nu este de înțeles de om.
Știm ce fel de dans ar trebui să fie practicat pentru a măsura acest număr foarte precis, dar nu știm ce fel de dans ar trebui făcut pe computer pentru a găsi acest număr fără a face un secret.”

În modelul Johnson, problema constantei structurii fine are o soluție academică foarte simplă.

După cum am spus, fotonul se mișcă de-a lungul a două tetraedre conectate împreună, iar forța electrostatică din interiorul atomului este susținută de octaedru.

Obținem constanta structurii fine prin simpla comparare a volumelor tetraedrului și octaedrului atunci când se ciocnesc. Tot ce facem este împărțim volumul tetraedrului înscris în sferă la volumul octaedrului înscris în sferă. Obținem structura fină constantă ca diferență dintre ele. Sunt necesare câteva explicații suplimentare pentru a arăta cum se face acest lucru.

Deoarece tetraedrul este complet triunghiular, indiferent de modul în care este rotit, cele trei vârfuri ale oricăreia dintre fețele sale vor împărți cercul în trei părți egale de 120 o fiecare.

Prin urmare, pentru a aduce tetraedrul în echilibru cu geometria matricei care îl înconjoară, trebuie doar să îl rotiți cu 120 o astfel încât să fie în aceeași poziție ca înainte.

Acest lucru este ușor de văzut dacă vizualizați o mașină cu roți triunghiulare și doriți să se miște astfel încât roțile să arate ca înainte. Pentru a face acest lucru, fiecare roată triunghiulară trebuie să se rotească exact 120 o.

În cazul unui octaedru, pentru a restabili echilibrul, acesta trebuie întotdeauna răsturnat „cu susul în jos” sau 180 o .

Dacă vă place analogia cu mașina, atunci roțile ar trebui să aibă forma unui diamant clasic.

Pentru ca diamantul să arate la fel ca la început, va trebui să îl întorci cu susul în jos, adică 180 o.

Următorul citat de la Johnson explică constanta structurii fine pe baza exactă a acestor informații:

„(Dacă tu) consideri static câmp electric ca un octaedru, iar câmpul magnetic dinamic ca un tetraedru, atunci raportul geometric (între ele) este 180:120.

Dacă le tratați ca sfere cu volume exprimate în radiani, împărțiți volumele între ele și obțineți o constantă cu granulație fină.”

Termenul „volum în radiani” înseamnă că calculați volumul unui obiect în funcție de raza acestuia, care este jumătate din lățimea obiectului.

Interesant, după ce Johnson a arătat că constanta structurii fine ar putea fi privită ca raportul dintre un octaedru și un tetraedru, ca energie care se mișcă de la unul la altul, Jerry Juliano a descoperit că ar putea fi privită ca o energie „reziduală” care apare atunci când comprimați sfera într-un cub sau extindeți un cub într-o sferă!

Astfel de schimbări în expansiune și contracție între două obiecte sunt cunoscute sub denumirea de „tiling” și calculele lui Juliano nu sunt greu de făcut, doar că nimeni nu s-a gândit să o facă înainte.

În calculele lui Juliano, volumul celor două obiecte nu se modifică; atât cubul cât și sfera au volum 8π π 2 .

Dacă le comparăm între ele, diferența este doar în cantitatea de suprafață. Zona suplimentara suprafața dintre cub și sferă este egală cu constanta de structură fină.

Vă întrebați: „Cum poate o constantă de structură fină să fie atât un raport între un octaedru și un tetraedru, cât și un raport între un cub și o sferă?”

Aceasta este opera unui alt aspect al magiei „simetriei”, în care vedem că diferitele forme geometrice pot avea aceleași proprietăți, deoarece toate se cuibăresc unele în altele în relații armonice perfecte.

Punctele de vedere ale lui Johnson și ale lui Juliano demonstrează că avem de-a face cu munca energiei structurate geometric în atom.

De asemenea, este important să ne amintim că descoperirile lui Juliano demonstrează geometria clasică de „pătrat în cerc”.

Această poziție a fost mult timp un element central în tradițiile ezoterice ale „geometriei sacre”, întrucât se credea că arată echilibrul dintre lumea fizică, reprezentată printr-un pătrat sau cub, și lumea spirituală, reprezentată printr-un cerc sau sferă.

Și acum puteți vedea că acesta este un alt exemplu de „cunoaștere ascunsă” criptată într-o metaforă, astfel încât, în timp, oamenii vor restabili adevărata înțelegere a științei secrete din spatele metaforei.

Ei știau că până nu descoperim constanta structurii fine, nu vom înțelege ce observăm. De aceea s-au păstrat aceste cunoștințe străvechi - pentru a ne arăta cheia.

Și cheia este asta geometria sacră a fost întotdeauna prezentă în realitatea cuantică; a rămas doar neexplicat până acum, pentru că stiinta conventionala continuă să fie în cătușele modelelor de „particule” de modă veche.

În acest model, nu mai este necesară limitarea atomilor la o anumită dimensiune; sunt capabili să se extindă și să păstreze aceleași proprietăți.

Odată ce înțelegem ce se întâmplă în domeniul cuantic, vom putea crea materiale ultra-puternice și ultra-ușoare, deoarece acum cunoaștem aranjamentele geometrice precise care forțează atomii să se lege mai eficient.

Se spunea că bucățile epavei Roswell sunt incredibil de ușoare, dar atât de puternice încât nu puteau fi tăiate, arse sau distruse. Acestea sunt materialele pe care le vom putea crea odată ce vom înțelege pe deplin noua fizică cuantică.

Ne amintim asta cvasicristale ele stochează foarte bine căldura, de multe ori nu conduc electricitatea, chiar dacă metalele care le compun sunt în interior formă naturală buni conductori.

În mod similar, microclusterele nu permit campuri magnetice pătrunde în grupurile în sine.

Fizica lui Johnson afirmă că o astfel de structură perfectă din punct de vedere geometric are o legătură perfectă, astfel încât nici energia termică, nici cea electromagnetică nu poate trece prin ea. Geometria internă este atât de compactă și precisă încât nu există literalmente „spațiu” pentru ca curentul să se deplaseze între molecule.

; h= 4,135 667 662(25) × 10 −15 eV .

Valoare des folosită ℏ ≡ h 2 π (\displaystyle \hbar \equiv (\frac (h)(2\pi ))):

ħ = 1,054571800(13) × 10 −34 J ; ħ = 1,054571800(13) × 10 −27 erg ; ħ = 6,582 119 514(40) × 10 −16 eV ,

numită constantă Planck redusă (uneori raționalizată sau redusă) sau constantă Dirac. Utilizarea acestei notații simplifică multe formule ale mecanicii cuantice, deoarece constanta tradițională Planck intră în aceste formule sub forma împărțită la constantă. 2 π (\displaystyle (2\pi )).

sens fizic

În mecanica cuantică, impulsul are semnificația fizică a vectorului de undă [ ] , energie - frecvențe și acțiune - faze ale undei, cu toate acestea, în mod tradițional (istoric) mărimile mecanice sunt măsurate în alte unități (kg m / s, J, J s) decât unda corespunzătoare (m −1 , s −1 ). , unități de fază adimensionale). Constanta lui Planck joacă rolul unui factor de conversie (întotdeauna același) care conectează aceste două sisteme de unități - cuantică și tradițională:

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

Dacă sistemul de unități fizice ar fi fost deja format după apariția mecanicii cuantice și adaptat pentru a simplifica formulele teoretice de bază, constanta lui Planck ar fi fost probabil pur și simplu egală cu unu, sau cel puțin cu un număr mai rotund. În fizica teoretică, un sistem de unități cu ℏ = 1 (\displaystyle \hbar =1), în ea

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).)

Constanta lui Planck are, de asemenea, un rol evaluativ simplu în delimitarea ariilor de aplicabilitate ale fizicii clasice și cuantice: este comparată cu mărimea acțiunii sau a valorilor momentului unghiular caracteristic sistemului în cauză, sau cu produsele impulsului caracteristic prin mărimea caracteristică, sau energia caracteristică pentru un timp caracteristic, arată cât de aplicabilă este mecanica clasică unui sistem fizic dat. Și anume dacă S (\displaystyle S) este funcționarea sistemului și M (\displaystyle M) este momentul său unghiular, atunci S ℏ ≫ 1 (\displaystyle (\frac (S)(\hbar ))\gg 1) sau M ℏ ≫ 1 (\displaystyle (\frac (M)(\hbar ))\gg 1) comportarea sistemului este descrisă cu bună precizie de mecanica clasică. Aceste estimări sunt destul de direct legate de relațiile de incertitudine Heisenberg.

Istoria descoperirilor

Formula lui Planck pentru radiația termică

Formula lui Planck este o expresie pentru densitatea de putere spectrală a radiației dintr-un corp negru, care a fost obținută de Max Planck pentru densitatea radiației de echilibru u (ω , T) (\displaystyle u(\omega ,T)). Formula lui Planck a fost obținută după ce a devenit clar că formula Rayleigh-Jeans descrie în mod satisfăcător radiația doar în regiunea undelor lungi. În 1900, Planck a propus o formulă cu o constantă (numită mai târziu constanta lui Planck), care a fost de acord cu datele experimentale. În același timp, Planck credea că această formulă este doar un truc matematic de succes, dar nu are nicio semnificație fizică. Adică, Planck nu a presupus că radiația electromagnetică este emisă sub formă de porțiuni separate de energie (quanta), a căror mărime este legată de frecvența ciclică a radiației prin expresia:

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

Factorul de proporționalitate ħ numit ulterior constanta lui Planck , ħ ≈ 1,054⋅10 −34 J s.

efect fotoelectric

Efectul fotoelectric este emisia de electroni de către o substanță sub influența luminii (și, în general, a oricărei radiații electromagnetice). În substanțele condensate (solide și lichide) se disting efectele fotoelectrice externe și interne.

Efectul fotoelectric a fost explicat în 1905 de Albert Einstein (pentru care a primit Premiul Nobel în 1921 datorită nominalizării fizicianului suedez Oseen) pe baza ipotezei lui Planck despre natura cuantică a luminii. Lucrarea lui Einstein conținea o nouă ipoteză importantă – dacă Planck ar sugera acea lumină radiat numai în porţiuni cuantificate, atunci Einstein credea deja că lumina şi există numai sub formă de porţiuni cuantificate. Din legea conservării energiei, când lumina este reprezentată sub formă de particule (fotoni), formula lui Einstein pentru efectul fotoelectric urmează:

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

Unde A o u t (\displaystyle A_(out))- așa-zisul. funcția de lucru (energia minimă necesară pentru a îndepărta un electron dintr-o substanță), m v 2 2 (\displaystyle (\frac (mv^(2))(2))) este energia cinetică a electronului emis, ω (\displaystyle \omega ) este frecvența fotonului incident cu energie ℏ ω , (\displaystyle \hbar \omega ,) ℏ (\displaystyle \hbar ) este constanta lui Planck. Din această formulă rezultă existența marginii roșii a efectului fotoelectric, adică existența celei mai joase frecvențe, sub care energia fotonului nu mai este suficientă pentru a „elimina” un electron din corp. Esența formulei este că energia unui foton este cheltuită pentru ionizarea unui atom al unei substanțe, adică pentru munca necesară pentru a „extrage” un electron, iar restul este convertit în energia cinetică a unei substanțe. electron.

Efectul Compton

Metode de măsurare

Folosind legile efectului fotoelectric

Cu această metodă de măsurare a constantei Planck, se utilizează legea lui Einstein pentru efectul fotoelectric:

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

Unde K m a x (\displaystyle K_(max)) este energia cinetică maximă a fotoelectronilor emisă de catod,

ν (\displaystyle \nu ) este frecvența luminii incidente, A (\displaystyle A)- așa-zisul. funcția de lucru a unui electron.

Măsurarea se efectuează după cum urmează. În primul rând, catodul fotocelulei este iradiat cu lumină monocromatică cu o frecvență ν 1 (\displaystyle \nu _(1)), în timp ce fotocelulei i se aplică o tensiune de blocare, astfel încât curentul prin fotocelula se oprește. În acest caz, are loc următoarea relație, care decurge direct din legea lui Einstein:

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

Unde e (\displaystyle e) -

În acest articol, pe baza conceptului de foton, este dezvăluită esența fizică a „constantei fundamentale” a constantei lui Planck. Sunt date argumente care arată că constanta lui Planck este un parametru tipic al unui foton, care este o funcție a lungimii de undă a acestuia.

Introducere. Sfârșitul secolului al XIX-lea - începutul secolului al XX-lea a fost marcat de o criză a fizicii teoretice, din cauza incapacității metodelor fizicii clasice de a fundamenta o serie de probleme, dintre care una a fost „catastrofa ultravioletă”. Esența acestei probleme a fost că, la stabilirea legii de distribuție a energiei în spectrul de radiații al unui corp absolut negru prin metodele fizicii clasice, densitatea spectrală a energiei radiației ar fi trebuit să crească la infinit pe măsură ce lungimea de undă a radiației se scurta. De fapt, această problemă a arătat, dacă nu inconsecvența internă a fizicii clasice, atunci, în orice caz, o discrepanță extrem de accentuată cu observațiile elementare și cu experimentul.

Studiile asupra proprietăților radiațiilor corpului negre, care au avut loc timp de aproape patruzeci de ani (1860-1900), au culminat cu ipoteza lui Max Planck că energia oricărui sistem E la emiterea sau absorbția frecvenței radiațiilor electromagnetice ν (\displaystyle ~\nu ) se poate schimba doar cu un multiplu al energiei cuantice:

E γ = hν (\displaystyle ~E=h\nu ) . (1)(\displaystyle~h)

Factorul de proporționalitate h în expresia (1) a intrat în știință sub denumirea de „constantă Planck”, devenind constantă de bază teoria cuantica .

Problema corpului negru a fost revizuită în 1905, când Rayleigh și Jeans, pe de o parte, și Einstein, pe de altă parte, au demonstrat în mod independent că electrodinamica clasică nu poate justifica spectrul de radiații observat. Aceasta a dus la așa-numita „catastrofă ultravioletă”, astfel desemnată de Ehrenfest în 1911. Eforturile teoreticienilor (împreună cu lucrarea lui Einstein asupra efectului fotoelectric) au condus la recunoașterea faptului că postulatul lui Planck de cuantificare a nivelurilor de energie nu este un simplu matematic formalism, dar element important concepții despre realitatea fizică.

Dezvoltare în continuare Ideile cuantice ale lui Planck - fundamentarea efectului fotoelectric folosind ipoteza cuantelor de lumină (A. Einstein, 1905), postulatul în teoria atomului lui Bohr este cuantificarea momentului unghiular al unui electron dintr-un atom (N. Bohr, 1913) , descoperirea relației lui de Broglie dintre masa unei particule și lungimea de undă a acesteia (L. De Broglie, 1921), și apoi crearea mecanicii cuantice (1925 - 26) și stabilirea relațiilor fundamentale de incertitudine între impuls și coordonată și între energia și timpul (W. Heisenberg, 1927) au condus la stabilirea statutului fundamental al constantei lui Planck în fizică.

De asemenea, fizica cuantică modernă aderă la acest punct de vedere: „În viitor, ne va deveni clar că formula E / ν \u003d h exprimă principiul fundamental al fizicii cuantice, și anume relația dintre energie și frecvență care are o caracter universal: E \u003d hν. Această legătură este complet străină de fizica clasică, iar constanta mistică h este o manifestare a misterelor naturii care nu erau înțelese în acel moment.

În același timp, a existat o viziune alternativă asupra constantei lui Planck: „Manualele de mecanică cuantică spun că fizica clasică este fizică în care h este egal cu zero. Dar, de fapt, constanta Planck h - aceasta nu este altceva decât o cantitate care definește de fapt conceptul bine cunoscut în fizica clasică a giroscopului. O explicație pentru adepții care studiază fizica care h ≠ 0 este un fenomen pur cuantic, care nu are analog în fizica clasică, a fost unul dintre elementele principale menite să întărească credința despre necesitatea mecanicii cuantice.”

Astfel, părerile fizicienilor teoreticieni asupra constantei lui Planck au fost împărțite. Pe de o parte, există exclusivitatea și mistificarea sa, iar pe de altă parte, o încercare de a oferi o interpretare fizică care să nu depășească cadrul fizicii clasice. Această situație persistă în fizică în prezent și va persista până când esența fizică a acestei constante va fi stabilită.

Esența fizică a constantei lui Planck. Planck a reușit să calculeze valoarea h din date experimentale privind radiația corpului negru: rezultatul acestuia a fost de 6,55 10 −34 J s, cu o precizie de 1,2% din valoarea acceptată în prezent, totuși, pentru a fundamenta esența fizică a constantei h nu putea. Dezvăluirea esenței fizice a oricărui fenomen nu este caracteristică mecanicii cuantice: „Motivul crizei în domenii specifice ale științei este incapacitatea generală a fizicii teoretice moderne de a înțelege esența fizică a fenomenelor, de a dezvălui mecanismul intern al fenomenelor. , structura formațiunilor materiale și câmpurile de interacțiune, pentru a înțelege relațiile cauză-efect dintre elemente, fenomene." Prin urmare, în afară de mitologie, ea nu și-a putut imagina nimic altceva în această chestiune. În general, aceste opinii sunt reflectate în lucrare: „Constanta lui Planck h ca fapt fizic înseamnă existența celei mai mici cantități finite de acțiune, nereductibilă și necontractabilă din natură. Ca comutator diferit de zero pentru orice pereche de mărimi dinamice și cinematice care formează dimensiunea acțiunii prin produsul lor, constanta lui Planck generează proprietatea de non-comutativitate pentru aceste mărimi, care, la rândul lor, este sursa primară și inamovibilă a probabilisticului inevitabil. descrierea realității fizice în orice spații de dinamică și cinematică. De aici universalitatea și universalitatea fizicii cuantice.”

Spre deosebire de ideile adepților fizicii cuantice despre natura constantei lui Planck, adversarii lor erau mai pragmatici. Semnificația fizică a ideilor lor a fost redusă la „calculul prin metodele mecanicii clasice a valorii momentului unghiular principal al electronului. P e (impuls asociat cu rotația unui electron în jurul propriei axe) și obținerea expresiei matematice pentru constanta lui Planck " h » prin constante fundamentale cunoscute.” Din care a fost fundamentată entitatea fizică: „ constanta lui Planck « h » este egal cu mărimea clasic momentul unghiular principal al unui electron (asociat cu rotația electronului în jurul propriei axe), înmulțit cu 4 p. ”

Eșecul acestor opinii constă în înțelegerea greșită a naturii particulelor elementare și a originilor apariției constantei lui Planck. Un electron este un element structural al unui atom de materie, care are propriile sale scop functional- formare proprietati fizice si chimice atomi de materie. Prin urmare, nu poate acționa ca purtător de radiație electromagnetică, adică ipoteza lui Planck despre transferul de energie de către un cuantic la un electron nu este aplicabilă.

Pentru a fundamenta esența fizică a constantei lui Planck, să considerăm această problemă într-un aspect istoric. Din cele de mai sus rezultă că soluția la problema „catastrofei ultraviolete” a fost ipoteza lui Planck că radiația unui corp complet negru are loc în porțiuni, adică cuante de energie. Mulți fizicieni din acea vreme au presupus inițial că cuantizarea energiei este rezultatul unei proprietăți necunoscute a materiei care absoarbe și radiază. undele electromagnetice. Cu toate acestea, deja în 1905, Einstein a dezvoltat ideea lui Planck, presupunând că cuantizarea energiei este o proprietate a radiației electromagnetice în sine. Pe baza ipotezei cuantelor de lumină, el a explicat o serie de modele ale efectului fotoelectric, luminiscenței și reacțiilor fotochimice.

Validitatea ipotezei lui Einstein a fost confirmată experimental prin studiul efectului fotoelectric de către R. Millikan (1914-1916) și prin studiul împrăștierii razelor X de către electroni de către A. Compton (1922-1923). Astfel, a devenit posibil să se considere cuantumul luminii ca o particulă elementară, supusă acelorași legi cinematice ca și particulele de materie.

În 1926, Lewis a propus termenul „foton” pentru această particulă, care a fost adoptat de comunitatea științifică. Conform conceptelor moderne, un foton este o particulă elementară, un cuantum de radiație electromagnetică. Masa de repaus fotonic m g este zero (limitare experimentală m g<5 . 10 -60 г), и поэтому его скорость равна скорости света . Электрический заряд фотона также равен нулю .

Dacă un foton este un cuantum (purtător) de radiație electromagnetică, atunci sarcina lui electrică nu poate fi în niciun fel egală cu zero. Inconsistența acestei reprezentări a fotonului a devenit unul dintre motivele neînțelegerii esenței fizice a constantei lui Planck.

Fundamentarea de nerezolvat a esenței fizice a constantei lui Planck în cadrul teoriilor fizice existente face posibilă depășirea conceptului eterodinamic dezvoltat de V.A. Atsukovsky.

În modelele eterodinamice, particulele elementare sunt interpretate ca formațiuni de vortex închise(inele), în pereții cărora eterul este semnificativ compactat, iar particulele elementare, atomii și moleculele sunt structuri care unesc astfel de vârtejuri. Existența mișcărilor inelare și elicoidale corespunde prezenței unui moment mecanic (spin) în particulele îndreptate de-a lungul axei mișcării sale libere.

Conform acestui concept, din punct de vedere structural, un foton este un vortex toroidal închis cu o mișcare inelară a torusului (ca roțile) și o mișcare elicoidală în interiorul acestuia. Sursa generării fotonilor este perechea proton-electron de atomi ai materiei. Ca urmare a excitației, datorită simetriei structurii sale, fiecare pereche proton-electron generează doi fotoni. Confirmarea experimentală a acestui lucru este procesul de anihilare a unui electron și a unui pozitron.

Fotonul este singurul particulă elementară, care se caracterizează prin trei tipuri de mișcări: mișcare de rotație în jurul propriei axe de rotație, mișcare rectilinie într-o direcție dată și mișcare de rotație cu o anumită rază R raportat la axa mișcării liniare. Ultima mișcare este interpretată ca mișcare de-a lungul cicloidului. Un cicloid este o funcție periodică de-a lungul abscisei, cu o perioadă 2π R (\displaystyle 2\pi r)/…. Pentru un foton, perioada cicloidă este interpretată ca o lungime de undă λ , care este argumentul tuturor celorlalți parametri fotonici.

Pe de altă parte, lungimea de undă este, de asemenea, unul dintre parametrii radiației electromagnetice: o perturbare (schimbare de stare) a câmpului electromagnetic care se propagă în spațiu. Pentru care lungimea de undă este distanța dintre două puncte din spațiu cel mai apropiat unul de celălalt, în care oscilațiile au loc în aceeași fază.

Din care rezultă o diferență semnificativă în conceptele de lungime de undă pentru un foton și radiația electromagnetică în general.

Pentru un foton, lungimea de undă și frecvența sunt legate de relație

ν = u γ / λ, (2)

Unde u γ este viteza mișcării rectilinie a fotonului.

Un foton este un concept care se referă la o familie (set) de particule elementare unite prin semne comune de existență. Fiecare foton este caracterizat de setul său specific de caracteristici, dintre care una este lungimea de undă. În același timp, ținând cont de interdependența acestor caracteristici unele de altele, în practică a devenit convenabil să se reprezinte caracteristicile (parametrii) unui foton ca funcții ale unei variabile. Lungimea de undă a fotonului a fost determinată ca o variabilă independentă.

Valoare cunoscută u λ = 299 792 458 ± 1,2 / definit ca viteza luminii. Această valoare a fost obținută de K. Ivenson și colegii săi în 1972 folosind standardul de frecvență de cesiu al laserului CH 4 și folosind standardul de frecvență criptonică, lungimea sa de undă (aproximativ 3,39 μm). Astfel, formal, viteza luminii este definită ca viteza rectilinie a fotonilor cu o lungime de undă. λ = 3,39 10 -6 m. Teoretic (\displaystyle 2\pi r)/... se stabilește că viteza fotonilor (rectilinii) este variabilă și neliniară, adică. u λ = f( λ). Confirmarea experimentală a acestui lucru este munca legată de cercetarea și dezvoltarea standardelor de frecvență laser (\displaystyle 2\pi r)/…. Din rezultatele acestor studii rezultă că toți fotonii pentru care λ < 3,39 10 -6 mă mișc mai repede decât viteza luminii. Viteza limită a fotonilor (gama gamma) este a doua viteză a sunetului a eterului 3 10 8 m/s (\displaystyle 2\pi r)/….

Aceste studii ne permit să tragem încă o concluzie semnificativă că modificarea vitezei fotonilor în regiunea existenței lor nu depășește ≈ 0,1%. O astfel de modificare relativ mică a vitezei fotonilor în regiunea existenței lor ne permite să vorbim despre viteza fotonilor ca o valoare cvasi-constantă.

Un foton este o particulă elementară ale cărei proprietăți inalienabile sunt masa și sarcina electrică. Experimentele lui Erengaft au demonstrat că sarcina electrică a unui foton (subelectron) are un spectru continuu, iar din experimentele lui Millikan rezultă că pentru un foton cu raze X, cu o lungime de undă de aproximativ 10 -9 m, sarcina electrică este de 0,80108831 C (\ stil de afișare 2\pi r )/….

Conform primei definiții materializate a esenței fizice a sarcinii electrice: „ sarcina electrică elementară este proporţională cu masa distribuită pe secţiunea vortexului elementar„ Urmează afirmația inversă că masa distribuită pe secțiunea transversală a vortexului este proporțională cu sarcina electrică. Pe baza naturii fizice a sarcinii electrice, rezultă că masa fotonului are și un spectru continuu. Pe baza similitudinii structurale a particulelor elementare ale protonului, electronului și fotonului, valorile masei și razei protonului (respectiv, m p = 1,672621637(83) 10 -27 kg, rp = 0,8751 10 -15 m (\displaystyle 2\pi r)/...), precum și în ipoteza că densitatea eterului în aceste particule este egală, masa fotonului este estimată la 10 -40 kg și orbita sa circulară raza este de 0,179◦10 −16 m, raza corpului fotonului (raza exterioară a torusului) este probabil în intervalul 0,01 - 0,001 a razei orbitei circulare, adică aproximativ 10 -19 - 10 -20 m.

Pe baza conceptelor de multiplicitate a fotonilor și a dependenței parametrilor fotonilor de lungimea de undă, precum și a faptelor confirmate experimental privind continuitatea spectrului de sarcină electrică și de masă, putem presupune că e λ , m λ = f ( λ ) , care au caracter de cvasi-constante.

Pe baza celor de mai sus, putem spune că expresia (1) stabilește relația dintre energia oricărui sistem în timpul emisiei sau absorbției radiațiilor electromagnetice cu o frecvență ν (\displaystyle ~\nu ) nu este altceva decât relația dintre energia fotonilor emisă sau absorbită de corp și frecvența (lungimea de undă) a acestor fotoni. Și constanta lui Planck este coeficientul de corelație. O astfel de reprezentare a relației dintre energia unui foton și frecvența acestuia îndepărtează din constanta lui Planck semnificația universalității și fundamentalității sale. În acest context, constanta lui Planck devine unul dintre parametrii fotonului, în funcție de lungimea de undă a fotonului.

Pentru o dovadă completă și suficientă a acestei afirmații, să luăm în considerare aspectul energetic al fotonului. Din datele experimentale se știe că un foton este caracterizat printr-un spectru energetic care are o dependență neliniară: pentru fotonii infraroșii Е λ = 0,62 eV pt λ = 2 10 -6 m, radiografie Е λ = 124 eV pt λ = 10 -8 m, gama Е λ = 124000 eV pt λ = 10 -11 m. Din natura mișcării unui foton, rezultă că energia totală a unui foton constă din energia cinetică de rotație în jurul propriei axe, energia cinetică de rotație de-a lungul unui traseu circular (cicloid) și energia rectiliniei. mişcare:

E λ = E 0 λ + E 1 λ+E 2 λ , (3)

unde E 0 λ = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ este energia cinetică de rotație în jurul propriei axe,

E 1 λ = m λ u λ 2 este energia mișcării rectilinie, E 2 λ = m λ R 2 λ ω 2 λ este energia cinetică de rotație de-a lungul unui traseu circular, unde r γ λ este raza corpului fotonic , R γ λ este raza traiectoriei circulare , ω γ λ este frecvența naturală de rotație a fotonului în jurul axei, ω λ = ν este frecvența circulară de rotație a fotonului, m λ este masa fotonului.

Energia cinetică a unui foton pe o orbită circulară

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)

Expresia (4) arată că energia cinetică de rotație de-a lungul unei traiectorii circulare face parte din energia mișcării rectilinie, care depinde de raza traiectoriei circulare și de lungimea de undă a fotonului.

(2π r λ / λ) 2 . (5)

Să estimăm această valoare. Pentru fotonii infrarosii

(2π r λ / λ) 2 \u003d (2π 10 -19 m / 2 10 -6 m) 2 \u003d π 10 -13.

Pentru fotoni din gama gama

(2π r λ / λ) 2 \u003d (2π 10 -19 m / 2 10 -11 m) 2 \u003d π 10 -8.

Astfel, în întreaga regiune de existență a unui foton, energia lui cinetică de rotație de-a lungul unei traiectorii circulare este mult mai mică decât energia mișcării rectilinie și poate fi neglijată.

Să estimăm energia mișcării rectilinie.

E 1 λ \u003d m λ u λ 2 \u003d 10 -40 kg (3 10 8 m / s) 2 \u003d 0,9 10 -23 kg m 2 / s 2 \u003d 5,61 10 -5 eV.

Energia mișcării rectilinie a unui foton în balanța energetică (3) este mult mai mică decât energia totală a fotonului, de exemplu, în domeniul infraroșu (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.

Astfel, având în vedere micimea energiilor mișcării rectilinie și a mișcării de-a lungul unei traiectorii circulare, putem spune că spectrul energetic al unui foton constă din spectrul propriilor energii cinetice de rotație în jurul axei fotonului.

Prin urmare, expresia (1) poate fi reprezentată ca

E 0 λ = hν ,

adică (\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)

Expresia (7) poate fi reprezentată în următoarea formă

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)

Unde k λ (λ) = m λ r 2 γ λ este o cvasi-constantă.

Să estimăm valorile frecvențelor naturale de rotație a fotonilor în jurul axei: de exemplu,

Pentru λ = 2 10 -6 m (gamă de infraroșu)

ω 2 γ i = E 0i / m i r 2 γ i \u003d 0,62 1,602 10 -19 J / (10 -40 kg 10 -38 m 2) \u003d 0,99 1059 s -2,

ω γ i = 3,14 10 29 rpm.

Pentru λ = 10 -11 m (gama)

ω γ i = 1,4 10 32 rpm.

Să estimăm raportul ω 2 γ λ / ω λ pentru fotonii infraroșu și gamma. După înlocuirea datelor de mai sus, obținem:

Pentru λ = 2 10 -6 m (gamă de infraroșu) - ω 2 γ λ / ω λ \u003d 6,607 10 44,

Pentru λ = 10 -11 m (gama gamma) - ω 2 γ λ / ω λ \u003d 6,653 10 44.

Adică, expresia (8) arată că raportul dintre pătratul frecvenței proprii de rotație a fotonului și rotația de-a lungul unei căi circulare este o valoare cvasi-constantă pentru întreaga regiune a existenței fotonului. În acest caz, valoarea frecvenței de rotație proprie a fotonului în regiunea de existență a fotonului se modifică cu trei ordine de mărime. Din care rezultă că constanta lui Planck are caracterul unei cvasi-constante.

Transformăm expresia (6) după cum urmează

m λ r 2 γ λ ω γ λ ω γ λ = h ω λ .

M =h ω λ / ω γ λ , (9)

unde M = m λ r 2 γ λ ω γ λ este momentul giroscopic intrinsec al fotonului.

Din expresia (9) rezultă esența fizică a constantei lui Planck: Constanta lui Planck este un coeficient de proporționalitate care stabilește relația dintre momentul giroscopic propriu al fotonului și raportul frecvențelor de rotație (de-a lungul traiectoriei circulare și a propriei sale), care are caracterul de o cvasi-constantă în întreaga regiune a existenţei fotonului.

Transformăm expresia (7) după cum urmează

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 = (M2γλ/Mλ) (R2λ/r2γλ),

h ( r2γλ/R2λ), = (M 2 γ λ / M λ) (10)

Expresia (10) mai arată că raportul dintre pătratul momentului giroscopic intrinsec al unui foton și momentul giroscopic de mișcare de-a lungul unei traiectorii circulare (cicloid) este o valoare cvasi-constantă în întreaga regiune de existență a unui foton și este determinat de expresie h ( r2yλ/R2λ).