Натанзон Дмитрий Давыдович
Исходя из соотнесения параметров обоих наблюдаемых процессов фотонного излучения - электромагнитной волны и потока квантов - получена формула для мгновенной мощности фотона, на основании которой предложена для экспериментальной проверки схема фотонного генератора.
Для непрерывного монохроматического фотонного излучения, характеризуемого постоянной мощностью Р=const., на любом временном промежутке t выполняется соотношение р = dW/dt =P, где W – полная энергия излучения на промежутке t, р – мгновенная мощность излучения.
То есть, для непрерывного излучения значения мгновенной и постоянной мощности равны.
Согласно современным физическим представлениям фотонное излучение динамически структурируется в виде двух наблюдаемых процессов:
потока дискретных квантов с энергией Е = hv;
электромагнитной волны с периодом Т = h/E.
Оба этих процесса являются проявлением одного физического явления, что дает основание для соотнесения параметров обоих процессов.
Строго говоря, для монохроматического излучения формула P*t=W справедлива для t = k*T, где k=1,2, 3,… поскольку электромагнитная волна с нецелым числом периодов не существует.
Из этого следует, что один период Т есть минимальный интервал времени, на котором справедливо равенство мгновенной р и постоянной Р мощности излучения.
Тогда энергия квантов W(T), выделяемая за период Т: W(T) = P*T. С другой стороны эта же энергия W(T) = Е*n, где n – число квантов, выделяющих энергию за время Т. Из равенства P*T = Е*n следует: Р/n = Е/T. Но отношение Р/n как раз и определяет мгновенную мощность фотона р(ф):
р(ф)= Е/T. Подставляя Т = h/E, получаем формулу для мгновенной мощности фотона р(ф) = Е^2/h или через частоту v: р(ф) = h*v^2, где v=1/T – частота электромагнитной волны монохроматического фотонного излучения.
Правомерность введения понятия мгновенной мощности фотона основано на том простом факте, что фотон "сбрасывает" свою энергию в фотохимических реакциях, в реакциях фотосинтеза и т.д. не за нулевой промежуток времени, а за вполне конечный.
Оценим значение мгновенной мощности р(ф) красного фотона (Е = 1,7 эВ): р(ф) = (1,7*1,6*10^ (-19))^2/6,63*10^(-34) (Дж/с) = 1,12*10^(-4) (Вт) =
= 0,112 (мВт) = 112 (мкВт) – макровеличина, демонстрирующая, какие чудовищные бури происходят в микромире.
Квадратичная зависимость мгновенной мощности фотона от его энергии объясняется уменьшением интервала времени "рождения" и "смерти" фотона с ростом его энергии.
Поскольку излучение и поглощение фотона происходят на одной арене - на электронных оболочках атомов - и, вероятно, по одному закону, можно предположить, что оба эти процесса осуществляются за одинаковый промежуток времени – период Т.
Это предположение может быть проверено в эксперименте по созданию фотонного генератора.
Для этого достаточно создать тормозящее электрическое поле с градиентом
G = р(ф)/V = E^2/(h*V) (В/м), где V – начальная скорость электрона. Определим значение градиента G (В/м) для генерации красного фотона
Е = 1,7 (эВ) при скорости электрона V = 10^8 (м/с), соответствующей скорости электрона в кинескопе цветного ТВ.
Получим: G= 1,7^2/(4,14*10^(-15)*10^8) = (2,9/4,14)*10^7 = 7*10^6 (В/м) = =7000 (В/мм). В таком поле электрон с начальной скоростью V = 10^8 (м/с) будет терять энергию Е = 1,7 (эВ) за время Т = h/E = 4,14*10^(-15)/ 1,7 = 2,44*10^(-15) (с), где h = 6,63*10^(-34) (Дж*с) = 4,14*10^(-15) (В*с).
Этому периоду Т = 2.44*10^(-15) (с) соответствует фотонное излучение в красной части спектра.
Таким образом, если предположения справедливы, тормозное излучение электрона, влетающего с начальной скоростью 100000 км/с параллельно вектору тормозящего электрического поля с градиентом
7000 В/мм, будет находиться в красном участке оптического спектра.
Тем самым, в фотонном генераторе будет происходить процесс, аналогичный тому, что имеет место на электронных оболочках атомов элементов.
Другие работы по теме:
Классификация ядерных взрывов
1-классификация ядерных боеприпасов по мощности: -сверхмалые-мощность меньше 1 кт(кило тонна) -малые-меньше 10 кт -средние-от 10 до 100 кт -крупные-от 100 до 1000 кт
Генераторы синусоидальных колебаний
Электронные генераторы как устройства, преобразующие электрическую энергию источника постоянного тока в энергию электрических колебаний заданных формы. Условия самовозбуждения колебаний. Автогенераторы типа фазосдвигающих цепей. Условие баланса фаз.
Силовой трансформатор тока или напряжения
Любой состоит из первичной обмотки, вторичной обмотки (их может быть несколько) и ферромагнитного сердечника, который выполняет функции магнитного провода. Трехфазные трансформаторы оборудуются стабилизатором напряжения с тремя фазами, что позволяет выдерживать существенные нагрузки на электросеть.
Оптика 2
Федеральное агенство по образованию ГОУ ВПО «Уральский государственный технологический университет – УПИ» Нижнетагильский технологический институт (филиал) УГТУ-УПИ
Волновая теория фотона
Построение графика скорости центра масс фотона. Методы получения волнового уравнения Луи Де Бройля: выведение процесса описания движения центра масс фотона за рамки аксиомы. Основные математические модели, которые описывают главные характеристики фотона.
Фотоэффект
-испускание электронов телами под действием света, который был открыт в 1887 г. Герценом. В 1888 Гальвакс показал, что при облучении ультрафиолетовым светом электрически нейтральной металлической пластинки последняя приобретает положительный заряд. В этом же году Столетев создал первый фотоэлемент и применил его на практике, потом он установил прямую пропорциональность силы фототока интенсивности падающего света.
Вынужденное явление Рамана
Рассеяние Рамана в стоксову сторону. Пусть пучок света падает на прозрачную среду, не содержащую никаких включений посторонних тел и тщательно очищенную. Даже при максимально возможной частоте свет пучка рассеивается во все стороны, хотя и очень слабо. Рассеяние имеет место как в газообразных, так и в жидких и твердых телах.
Типы ТЭС и их особенности
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Задача по Физике 2
№506 На тонкую пленку в направлении нормали к ее поверхности падает монохроматический свет с длиной волны = 500 нм. Отраженный от нее свет максимально усилен вследствие интерференции. Определить минимальную толщину dmin пленки, если показатель преломления материала пленки n = 1,4.
Синхронный генератор
Свойства и характеристики синхронного генератора. Потеря энергии при преобразовании в синхронном генераторе механической энергии в электрическую. Устойчивость и увеличение перегрузочной способности генератора. Особенности параллельной работы генератора.
Расчет линейных цепей постоянного тока
Система уравнений для расчётов токов на основании законов Кирхгофа. Определение токов методами контурных токов и узловых потенциалов. Вычисление баланса мощностей. Расчет тока с помощью теоремы об активном двухполюснике и эквивалентном генераторе.
Конструкция, устройство и принцип работы аккумуляторной батареи
Характеристика назначения и устройства аккумуляторной батареи, которая обеспечивает питание электростартера при пуске двигателя и других потребителей электроэнергии при неработающем генераторе или его недостаточной мощности. Принцип работы и расчеты АКБ.
Рсчет электрической части станции ГРЭС
ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СТАНЦИИ Расчет перетоков мощности в структурной схеме Найдем перетоки мощности в схеме 1 (рисунок 1). Рисунок 1 – Структурная схема ГРЭС (вариант №1)
Единая теория структуры материи
Физика как наука изучает общие законы строения и движения физического мира. Сущность явлений физического мира состоит в движении бесчисленного множества качественно различных форм материи.
Внутренний фотоэффект в полупроводниках
Одним из наиболее важных приоритетов в развитии человечества является открытие и использование новых видов энергии, одним из которых стало открытие явления фотоэффекта.
Реликты Великого Объединения
Теория Большого Взрыва (БВ) в космологии составляет особую гордость наблюдательной и теоретической физики. В сценарии БВ используются самые новейшие астрономические наблюдения и лучшие достижения квантовой физики.
Измерение мощности и энергии
Лабораторная работа. На практике изучить измерительные приборы, научится определять мощность электрической цепи и потребляемую энергию.
Интерпретация фотоэффекта
Наиболее приемлемая интерпретация экспериментальных зависимостей фотоэффекта была предложена А. Эйнштейном в 1905 году, за что он получил Нобелевскую премию.
Волоконно-оптические системы передачи данных
Задача 1 Определить затухание (ослабление), дисперсию, полосу пропускания и максимальную скорость передачи двоичных импульсов в волоконно-оптической системе с длиной секции L (км), километрическим (погонным) затуханием (ослаблением) (дБ/км) на длине волны излучения передатчика 0 (мкм), ширине спектра излучения 0,5 на уровне половины максимальной мощности излучения.
Расчет электрической части станции ГРЭС
ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СТАНЦИИ Расчет перетоков мощности в структурной схеме Найдем перетоки мощности в схеме 1 (рисунок 1). Рисунок 1 – Структурная схема ГРЭС (вариант №1)
Волоконно-оптические системы передачи данных
Определение затухания (ослабления), дисперсии, полосы пропускания, максимальной скорости передачи двоичных импульсов в волоконно-оптической системе. Построение зависимости выходной мощности источника оптического излучения от величины электрического тока.