Закон излучения чёрного тела закон классической физики



ЗАКОН ИЗЛУЧЕНИЯ ЧЁРНОГО ТЕЛА – ЗАКОН Традиционной ФИЗИКИ


Канарёв Ф.М.

kanarevfm@mail.ru


Анонс. Анализ законов излучения чёрного тела, начатый в конце XIX века и закончившийся сначала XX века, привёл к рождению, как числилось Закон излучения чёрного тела закон классической физики, новейшей физики, нареченной Квантовой физикой. Такое заглавие обосновано тем, что Макс Планк именовал свою константу, вошедшую в математическую модель закона излучения чёрного тела, «Квант меньшего действия» с непонятным в то время Закон излучения чёрного тела закон классической физики физическим смыслом. Потребовалось около 100 лет, чтоб разобраться с физическим смыслом необычного кванта меньшего деяния, и оказалось, что её всепостоянством управляет закон сохранения момента импульса – незапятнанный закон традиционной физики. В итоге пропала необходимость Закон излучения чёрного тела закон классической физики использовать понятие «Квант», а означает и - понятия «Квантовая физика». Опишем детали перерождения Квантовой физики в Традиционную физику.


Рождение «Квантовой физики» началось с вывода закона излучения полностью темного тела, выполненного Максом Планком сначала ХХ века Закон излучения чёрного тела закон классической физики. Планк ввел в математическую модель закона излучения полностью темного тела константу с размерностью механического деяния, которое он именовал «квантом меньшего действия», что очевидно противоречило представлениям о волновой природе электрического излучения Закон излучения чёрного тела закон классической физики. Все же, его математическая модель довольно точно обрисовывала экспериментальные зависимости излучения чёрного тела. Введенная им константа указывала на то, что излучение идет не безпрерывно, а порциями. Это противоречило закону излучения Релея – Джинса Закон излучения чёрного тела закон классической физики, который базировался на представлениях о волновой природе электрического излучения, но описывал экспериментальные зависимости только в спектре низких частот [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7].

Так как в математической модели закона излучения полностью темного тела находится математическая модель закона излучения Релея Закон излучения чёрного тела закон классической физики - Джинса, то выходит, что планковский закон излучения полностью темного тела базируется на исключающих друг дружку волновых и корпускулярных представлениях о природе излучения [1].

Несопоставимость непрерывного волнового процесса излучения с парциальным процессом Закон излучения чёрного тела закон классической физики явилась весомым основанием для признания кризиса традиционной физики. С того момента физики начали считать, что сфера деяния законов традиционной физики ограничена макромиром. В микромире, считают они, работают другие, квантовые законы, потому физика, описывающая Закон излучения чёрного тела закон классической физики микромир, должна называться квантовой физикой. Необходимо подчеркнуть, что Макс Планк пробовал разобраться со консистенцией таких физических представлений и возвратить их на традиционный путь развития, но ему не удалось решить эту задачку.

Спустя практически Закон излучения чёрного тела закон классической физики 100 лет нам пришлось констатировать, что граница меж законами традиционной и квантовой физики до сего времени не установлена. Как и раньше испытываются значимые трудности при решении многих задач микромира и многие Закон излучения чёрного тела закон классической физики из их числятся не разрешимыми в рамках сложившихся понятий и представлений, потому мы обязаны были вернуться к попытке Макса Планка выполнить вывод математической модели закона излучения полностью темного тела на базе традиционных представлений [1].
^ Теоретическая Закон излучения чёрного тела закон классической физики часть

Сначала, приведем формулу Релея – Джинса, которая удовлетворительно обрисовывает экспериментальную закономерность низкочастотного спектра излучения (рис. 1). Основываясь на волновых представлениях об электрическом излучении, они установили, что энергия , заключенная в объёме полностью темного Закон излучения чёрного тела закон классической физики тела, определяется зависимостью [1]

, (1)


где - частота излучения; - объём полости полностью темного тела; - скорость света; - неизменная Больцмана; - абсолютная температура излучения.




Рис. 1. Кривые рассредотачивания энергии в диапазоне полностью темного тела


Разделив левую и правую части соотношения (1) на объём Закон излучения чёрного тела закон классической физики , получим объёмную плотность электрического излучения [1]


. (2)


Вывод этой формулы базируется на представлении о существовании в замкнутой полости полностью темного тела целого числа стоячих волн электрического излучения с частотой . Она удовлетворительно Закон излучения чёрного тела закон классической физики обрисовывает диапазон излучения чёрного тела только в зоне низких частот либо огромных длин волн излучения (рис. 1, правая часть зависимости).

Чтоб получить математическую модель, которая обрисовывала бы весь диапазон электрического излучения полностью темного тела Закон излучения чёрного тела закон классической физики (рис. 1), Макс Планк постулировал, что излучение идет не безпрерывно, а порциями так, что энергия каждой излученной порции оказывается равной

(3)


и формула для расчета плотности электрического излучения полностью темного тела оказалась таковой [1]

. (4)


Величина Закон излучения чёрного тела закон классической физики - константа с размерностью деяния. При этом смысл этого деяния в то время был совсем неясен. Все же, математическая модель (4), приобретенная Планком, довольно точно обрисовывала экспериментальные закономерности излучения полностью темного тела (рис. 1) и Закон излучения чёрного тела закон классической физики Планк именовал свою константу - квант меньшего деяния.

Как видно, выражение в формуле (4) играет роль некого существенного дополнения к формуле (1) Релея – Джинса, сущность которого сводится к тому, что - энергия 1-го излученного фотона.

Естественно Закон излучения чёрного тела закон классической физики, чтоб осознать физический смысл планковского дополнения нужно иметь представление об структуре фотона, потому что в этой структуре укрыт физический смысл самой неизменной Планка . Так как произведение обрисовывает энергии фотонов всей шкалы электрического Закон излучения чёрного тела закон классической физики излучения, то в размерности неизменной Планка и укрыта структура фотона. Начинаем находить её методом кропотливого анализа размерности константы Планка [1]

(5)


Как видно, константа Планка имеет очевидную механическую размерность момента импульса. Не считая этого есть и Закон излучения чёрного тела закон классической физики другие наименования этой размерности: момент количества движения и кинетический момент. Далее мы увидим, что понятие момент импульса поточнее отражает процесс движения фотона с неизменной скоростью С, но с различными линейными частотами Закон излучения чёрного тела закон классической физики , а другие два наименования: момент количества движения и кинетический момент поточнее отражают процессы вращения простых частиц с угловой частотой без их линейного перемещения. С учётом этого при описании фотонов будем использовать понятие Закон излучения чёрного тела закон классической физики «момент импульса», а при описании электронов, протонов, нейтронов, ядер и атомов, главное движение у каких вращательное, будем использовать понятие «кинетический момент».

Отлично понятно, что всепостоянством момента импульса и кинетического момента управляет закон сохранения Закон излучения чёрного тела закон классической физики момента импульса либо эквивалентный ему закон сохранения кинетического момента. Он говорит, что если сумма моментов наружных сил, действующих на крутящееся тело, равна нулю, то момент импульса либо кинетический момент такового Закон излучения чёрного тела закон классической физики тела остаётся неизменным по величине и направлению [1].

Естественно, фотон не является жестким телом, но он имеет массу и у нас все есть основания считать, что роль массы у фотона делает крутящаяся относительно Закон излучения чёрного тела закон классической физики оси какая-то субстанция. Физическая сущность этой субстанции должна следовать из анализа структуры фотона, которая, как мы лицезреем, укрыта в структуре и размерности неизменной Планка (5).

Анализируя закон излучения полностью чёрного тела Закон излучения чёрного тела закон классической физики с позиций волнового нрава этого излучения, Планк установил, что экспериментальная зависимость излучения этого тела описывается только при условии, если допустить, что излучение формируется не безпрерывно, а порциями. Полностью естественно, что он представил, что Закон излучения чёрного тела закон классической физики любая из этих порций представляет собой волну и, потому энергию этой порции записал с учётом частоты синусоидальной волны, которая связана с её периодом зависимостью


, (6)


единицу измерения которой окрестили Герц. Тогда скорость синусоидальной Закон излучения чёрного тела закон классической физики волны длиною определяется простой зависимостью с чёткой размерностью, соответственной физическому смыслу скорости.

. (7)


Если учитывать, что энергия порции излучения определяется по формуле [1]


, (8)


то из этого соотношения следует, что константа Планка равна [1]


. (9)


При серьезном Закон излучения чёрного тела закон классической физики подходе её физический смысл не соответствует моменту импульса либо кинетическому моменту, потому что эти понятия отражают вращение тела и им соответствует размерность

. (10)


Естественно, если б была известна структура фотона, то из анализа её движения Закон излучения чёрного тела закон классической физики можно было бы установить предпосылки, лишающие нас права считать, что размерность (9) константы Планка соответствует понятиям: момент импульса либо кинетический момент. Будем считать, что модели фотона у нас пока нет и Закон излучения чёрного тела закон классической физики попытаемся выявить её оковём устранения противоречий в размерностях (9) и (10) и в самой структуре константы (9) Планка.

Для этого, сначала, изменим физический смысл длины волны синусоидального колебания, присутствующего в константе Планка . Так как константа Планка родилась Закон излучения чёрного тела закон классической физики в итоге анализа процесса излучения абсолютно-чёрного тела и реализуется исключительно в критериях, когда излучение совершается порциями, то это сходу показывает на локализацию в пространстве носителя излучения, которому издавна присвоено заглавие Закон излучения чёрного тела закон классической физики фотон. Отсюда автоматом следует постулат: длина волны фотона должна приравниваться его радиусу .

. (11)

Тогда константа Планка запишется так


. (12)


и сходу проясняется физический смысл составляющей константы Планка. Величина - момент инерции кольца. Это даёт нам Закон излучения чёрного тела закон классической физики основание представить фотон в первом приближении в виде вращающегося кольца (рис. 2, а). Но, частота охарактеризовывает не вращательный процесс, а процесс прямолинейного распространения синусоидальной волны. Чтоб скооперировать прямолинейное движение фотона с вращательным, нужно представить Закон излучения чёрного тела закон классической физики, что фотон является не кольцом, а полиэдром. Из равенства (11) автоматом следует, что фотон - не кольцо а шестигранный многоугольник (рис. 2, b) и проясняется физическая сущность линейной частоты : крутящийся шестигранник генерирует импульсы моментов Закон излучения чёрного тела закон классической физики инерции в интервале каждой длины волны, которая равна длине стороны шестигранной структуры (рис. 2, b).




Рис. 2. К выявлению структуры фотона

Здесь уместно направить внимание на увлекательную особенность шестигранной механической модели (рис. 2, b). Если взять несколько шестигранников Закон излучения чёрного тела закон классической физики различных размеров и расположить их на наклонной плоскости, то они все будут скатываться вниз с одной и той же неизменной скоростью , но с разной частотой (табл. 1) [1].

Таблица 1. Кинематические характеристики движения Закон излучения чёрного тела закон классической физики тел.

Форма тел

, м

t, с

V, м/с



Цилиндрические

0,008

0,010

0,0!3

2,43

2,30

2,05

0,83

0,89

0,99

-

-

-

Шестигранные

0,0065

0,0080

0,0130

5,68

5,67

5,67

0,18

0,18

0,18

27,69

22,50

13,85


Обратим внимание на то, что при увеличении радиуса шестигранника частота его движения миниатюризируется так же, как и у фотона (12). Естественно, у фотона нет плоскости, по которой он Закон излучения чёрного тела закон классической физики мог бы передвигаться, как тела, выставленные в табл. 1. Но, мы уже проявили, что центр тяжести модели фотона обрисовывает укороченную циклоиду , (рис. 3) осью симметрии которой является прямолинейная ось ОХ, лежащая в плоскости его Закон излучения чёрного тела закон классической физики поляризации.




Рис. 3. Схема движения центра тяжести М фотона по укороченной циклоиде


Изложенное даёт нам весомые основания считать, что время поворота фотона на угол и его угловая скорость вращения связаны зависимостью (рис Закон излучения чёрного тела закон классической физики, 2, b)


. (13)


Из этого следует, что центр тяжести М (рис. 3) фотона движется по волновой линии движения и совершает одно полное колебание, соответственное повороту окружности, точка (рис. 3) на радиусе которой, имитирует волновое движение цента масс Закон излучения чёрного тела закон классической физики М фотона, имеющего шестигранную структуру, на угол (рис. 3). Тогда период 1-го колебания центра тяжести М фотона запишется так [1]

, (14)


где - угловая скорость вращения центра тяжести фотона относительно его геометрического центра , который движется прямолинейно со Закон излучения чёрного тела закон классической физики скоростью С (рис. 3). Совмещение вращательного и поступательного движений фотона сформировывают движение его цента масс М по укороченной циклоиде (рис. 3).

Так как время поворота фотона на угол и время поворота его центра Закон излучения чёрного тела закон классической физики тяжести относительно его геометрического центра на угол одно и тоже, то период колебаний фотона запишется так [1]:

. (15)

Отсюда имеем

. (16)


При совмещении поступательного движения таковой структуры с вращательным скорости центров масс всех 6 полей фотона неведомой Закон излучения чёрного тела закон классической физики пока структуры будут различные. К примеру, поступательная скорость центра тяжести поля (рис. 2, с и 3) будет складываться с его окружной скоростью вращения, а у поля окружная скорость будет вычитаться из поступательной скорости. В итоге Закон излучения чёрного тела закон классической физики общая масса фотона будет неравномерно распределена меж шестью его полями в каждый данный момент времени, другими словами она будет циркулировать меж полями, меняя их плотность. Это приведет к несовпадению Закон излучения чёрного тела закон классической физики центра тяжести фотона с его геометрическим центром (рис. 3).

Сложное выходит движение фотона и его центра тяжести М. Но у нас нет способности упростить это движение и мы обязаны обосновывать это оковём аналитического вывода уже Закон излучения чёрного тела закон классической физики имеющихся математических моделей 3, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15, 16 и других, которые будут появляться из анализа движения фотона.

Обратим внимание на то, что в формуле (5) нет и намёка на вращательный процесс. Величина - длина волны, величина частота Закон излучения чёрного тела закон классической физики колебаний, равная количеству колебаний за секунду. В этой формуле нет параметра, характеризующего вращательный процесс, потому у нас нет никаких оснований утверждать, что размерность константы Планка в первозданном виде (5) и структура её математических знаков Закон излучения чёрного тела закон классической физики соответствуют моменту импульса либо кинетическому моменту. Потому у Планка оставалась одна возможность – присвоить собственной константе необычное заглавие. Что он и сделал, назвав её квантом меньшего деяния.

Итак, из проведённого анализа следует Закон излучения чёрного тела закон классической физики, что фотон имеет шестигранную структуру, состоящую из неведомой субстанции, и у нас появляется задачка отыскать физическое содержание этой субстанции. Долгие долголетние исследования проявили, что таковой субстанцией является крутящееся магнитное поле, схожее тому, что появляется вокруг Закон излучения чёрного тела закон классической физики проводника с током (рис. 4).



Рис. 4. Схема формирования кольцевых магнитных

полей, вокруг провода с неизменным током


Обратим внимание на то (рис. 4), что магнитные силовые полосы, вокруг проводников сближают их только в этом Закон излучения чёрного тела закон классической физики случае, если они ориентированы навстречу друг () другу. Если вещественную субстанцию фотона сформировывают подобные магнитные поля, то из рис. 2, с следует такая модель фотона (рис. 5) [1].




Рис. 5. Схема модели фотона


Итак, константа Планка (5) в первозданном Закон излучения чёрного тела закон классической физики виде может обрисовывать только синусоидальный процесс и не имеет непосредственного отношения к вращательному процессу. Все же, как мы уже проявили, физический смысл момента импульса и кинетического момента находится в формуле (5) косвенно Закон излучения чёрного тела закон классической физики и нам нужно узреть его очевидное проявление. Это может быть только при условии аналитического вывода всех соотношений 3, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15, 16 уже описавших движения модели фотона (рис. 5). Представим таковой вывод, а позже продолжим вывод закона излучения Закон излучения чёрного тела закон классической физики чёрного тела [1].


^ 2. Вывод корпускулярных математических моделей,

описывающих поведение фотона


Для этого мы должны проследить за волновым движением центра тяжести всего фотона (рис, 3, 5 и 6) и центров масс отдельных его магнитных полей (рис. 3, с). На рис. 6 показана Закон излучения чёрного тела закон классической физики схема перемещения центра тяжести фотона и центра тяжести 1-го его магнитного поля в интервале длины одной волны [1].

Движение центра тяжести фотона моделирует точка , расположенная на расстоянии от геометрического центра фотона Закон излучения чёрного тела закон классической физики (рис. 6). Движение центра тяжести 1-го магнитного поля фотона моделирует точка , расположенная на расстоянии от его центра тяжести (рис. 6) [1].

Некие исследователи отмечали, что фотон имеет сокрытые характеристики. Если б удалось отыскать их, то корпускулярные математические соотношения Закон излучения чёрного тела закон классической физики (3, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15, 16), описывающие его поведение, вывелись бы аналитически. Попытаемся установить эти характеристики.

Естественно, сложность модели фотона (рис. 3, с и 5) затрудняет реализацию описанного плана. Но если учитывать, что фотон имеет плоскость поляризации, то движение Закон излучения чёрного тела закон классической физики его центра тяжести в этой плоскости и движение центров масс 6 его магнитных полей можно аккомпанировать качением условных окружностей, кинематические и энерго характеристики которых будут эквивалентны подходящим характеристикам фотона.

Центр тяжести фотона совершает полное Закон излучения чёрного тела закон классической физики колебание в интервале длины его волны (рис. 3 и 6), потому радиус (1-ый сокрытый параметр, показанный на рис. 6) условной окружности, описывающей движение этого центра в интервале длины одной волны, обусловится по Закон излучения чёрного тела закон классической физики формуле (рис. 6) [1]


. (17)



Рис. 6. Схема движения центра тяжести М фотона и центра тяжести

1-го его электрического поля


Кинематическим эквивалентом группового движения центров масс 6 электрических полей фотона будет 2-ая условная окружность. Её радиус (2-ой сокрытый Закон излучения чёрного тела закон классической физики параметр) определяется из условия поворота центра тяжести каждого магнитного поля фотона на угол в интервале каждой длины его волны (рис. 6) [1].


(18)

Особо отметим, что время, в течение которого эти две условные окружности поворачиваются на различные углы Закон излучения чёрного тела закон классической физики и , одно и то же, что соответствует Теореме Единства.

Мы уже обозначили угловую скорость условной окружности, описывающей движение центра тяжести фотона относительно его геометрического центра эмблемой (это - 3-ий сокрытый параметр), а угловую Закон излучения чёрного тела закон классической физики скорость условной окружности, описывающей движение центра тяжести каждого электрического поля , - через (4-ый сокрытый параметр), и линейную частоту - через , потому период колебаний центра тяжести фотона обусловится по формулам (рис. 6) [1]:


, (1915)


которые Закон излучения чёрного тела закон классической физики стопроцентно совпадают с формулами (13 и 14). Из соотношений (19) имеем:


(2015)


(2113)


Соотношение связи меж длиной волны , которую обрисовывает центр тяжести фотона, и радиусом имеет обычный вид (рис. 3 и 6)


(2215)


Кинематическая эквивалентность меж движением сложной магнитной структуры фотона Закон излучения чёрного тела закон классической физики и движением условных окружностей с радиусами и позволяет вывести постулированные преждевременное математические соотношения, описывающие его поведение. На данный момент мы увидим, как сокрытые, ненаблюдаемые характеристики фотона участвуют только в промежных математических преобразованиях и исчезают Закон излучения чёрного тела закон классической физики в конечных формулах.

Так как малая условная окружность радиуса перемещается в плоскости вращения фотона (рис. 6) без скольжения, то скорость хоть какой её точки будет равна скорости её центра и Закон излучения чёрного тела закон классической физики групповой скорости фотона. Используя соотношения (17) и (19), получим

(237)


что соответствует соотношению (7).

Аналогичный итог дают и соотношения (18) и (19) 2-ой условной окружности радиуса .

(247)


Сейчас видно, что вывод соотношений (23) и (24) не только лишь согласуется с моделью фотона (рис Закон излучения чёрного тела закон классической физики. 5) и механикой её движения (рис. 3), да и разъясняет корпускулярные и волновые характеристики фотона.

При выводе соотношения (3) обратим внимание на то, что кинетическая энергия движения фотона с массой эквивалентна кинетической энергии качения условной Закон излучения чёрного тела закон классической физики окружности с той же массой , умеренно распределенной по её длине. Общая кинетическая энергия условной окружности будет равна сумме кинетической энергии её поступательного движения и энергии вращения относительно геометрического центра [1].


. (253)


Тот же самый итог получится Закон излучения чёрного тела закон классической физики и при использовании 2-ой условной окружности радиуса (18).

. (263)


Приведем уравнение (26) к виду (3)


(273)

тут

. (285)


Вот сейчас у нас есть полное право утверждать, что всепостоянством константы (5, 12) Планка управляет закон сохранения момента импульса, который формулируется так Закон излучения чёрного тела закон классической физики: если сумма моментов наружных сил, действующих на крутящееся тело, равна нулю, то его момент импульса остаётся неизменным по величине и направлению, другими словами неизменная Планка величина векторная .

Механика движения фотона (рис. 3 и Закон излучения чёрного тела закон классической физики табл. 1) ярко показывает действие момента импульса на фотон при повороте его на каждые . За один оборот фотона совершается 6 импульсов. С учетом соотношения (16) получаем


. (29)


Потому что , то из автоматом следует ещё одна Закон излучения чёрного тела закон классической физики константа [1]


(30)


Из размерности константы (30) следует физический закон: произведение масс фотонов на длины их волн либо радиусы – величина неизменная. В системе СИ нет наименования константе с таковой размерностью, потому назовем её константой локализации фотонов [1].

Просто Закон излучения чёрного тела закон классической физики представить реализацию константы локализации (30), если фотон – кольцо либо шестигранник (рис. 3, а и 5) и нереально это сделать, если фотон – волна.

Таким макаром, мы возвратили настоящий смысл размерности константы Планка - момент импульса Закон излучения чёрного тела закон классической физики либо кинетический момент. Линейная частота имеет четкую связь с угловой частотой вращения фотона (15). Если угол альфа выразить через радианы, то эта связь получает численную величину в виде последующей константы


. (31)


Из математической модели (5) неизменной Планка Закон излучения чёрного тела закон классической физики следует, что модель фотона должна быть таковой, чтоб одновременное изменение массы , радиуса и частоты крутящихся магнитных полей фотона оставляло бы их произведение, отраженное в математическом выражении неизменной Планка (5), неизменным [1].

Понятно, что с Закон излучения чёрного тела закон классической физики повышением массы (энергии) фотона миниатюризируется длина его волны. Опишем повторно, как это изменение реализуется неизменной Планка (5) в модели фотона (рис. 5).

Так как всепостоянством константы Планка управляет закон момента импульса , то с Закон излучения чёрного тела закон классической физики повышением массы фотона вырастает плотность его магнитных полей (рис. 5) и из-за этого растут магнитные силы, сжимающие фотон, которые всегда уравновешиваются центробежными силами инерции, действующими на центры масс этих полей. Это Закон излучения чёрного тела закон классической физики приводит к уменьшению радиуса вращения фотона, который всегда равен длине его волны . Но так как радиус в выражении неизменной Планка возводится в квадрат, то для сохранения всепостоянства неизменной Планка (5) частота колебаний фотона Закон излучения чёрного тела закон классической физики должна при всем этом возрости. В силу этого малозначительное изменение массы фотона автоматом изменяет его радиус вращения и частоту так, что угловой момент (неизменная Планка) остается неизменным. Таким макаром, фотоны всех частот, сохраняя свою Закон излучения чёрного тела закон классической физики магнитную структуру, меняют массу, частоту и радиус вращения так, чтоб Другими словами принципом этого конфигурации управляет закон сохранения момента импульса [1].
^ Если задаться вопросом: почему фотоны всех частот движутся в вакууме с Закон излучения чёрного тела закон классической физики схожей скоростью? То выходит последующий ответ [1].
Так как конфигурацией массы фотона и его радиуса управляет закон локализации таким макаром, что при увеличении массы фотона его радиус миниатюризируется и напротив. Тогда для сохранения всепостоянства неизменной Закон излучения чёрного тела закон классической физики Планка при уменьшении радиуса частота должна пропорционально возрастать. В итоге их произведение остаётся неизменным и равным . При всем этом скорость центра тяжести фотона (рис. 5) меняется в интервале длины волны Закон излучения чёрного тела закон классической физики таким макаром, что её средняя величина остаётся неизменной и равной (рис. 7).


^ Рис. 7. График скорости центра тяжести фотона

Таким макаром, всепостоянством неизменной Планка управляет один из самых базовых законов традиционной физики (а поточнее - традиционной Закон излучения чёрного тела закон классической физики механики) - закон сохранения момента импульса либо кинетического момента [1]. Это - незапятнанный традиционный механический закон, а не какое – то магическое механическое квантовое действие, как числилось до сего времени. Потому возникновение неизменной Планка в математической модели излучения Закон излучения чёрного тела закон классической физики полностью темного тела не даёт никаких оснований утверждать о неспособности традиционной физики обрисовать процесс излучения этого тела. Напротив, самый базовый закон традиционной физики – закон сохранения момента импульса как раз и Закон излучения чёрного тела закон классической физики участвует в описании этого процесса [1]. Таким макаром, планковский закон излучения полностью темного тела является законом традиционной физики. Ниже приводится вывод этого закона, основанный на традиционных представлениях.

Как видно, сокрытые характеристики позволяют Закон излучения чёрного тела закон классической физики вывести главные математические соотношения бывшей Квантовой механики, описывающие поведение фотона, из законов Традиционной механики [1]. Полностью естественно, что продолжение описания выявленной модели фотона должно привести нас к волновым уравнениям, описывающим движение его центра Закон излучения чёрного тела закон классической физики тяжести. Но мы создадим это позднее, а на данный момент вновь возвратимся к выводу закона излучения чёрного тела.


^ Традиционный вывод закона излучения полностью темного тела


Мы воспользуемся мыслями Релея – Джинса при расчете количества Закон излучения чёрного тела закон классической физики порций электрического излучения в полости полностью темного тела. Но отдельную порцию электрического излучения мы будем представлять не в виде стоячей волны, а в виде фотона (рис. 5). Так как радиусы замкнутых магнитных полей Закон излучения чёрного тела закон классической физики фотона равны приблизительно , а расстояния от центра тяжести фотона до центров масс магнитных полей равно , то фотон имеет не сферическую, а плоскую форму, объём которой составляет приблизительно четверть объёма сферы с радиусом . Таким макаром Закон излучения чёрного тела закон классической физики, объём локализованного места, в каком может находиться фотон составит, приблизительно, . Так как объём сферической полости радиуса полностью темного тела на много порядков больше объёма фотона, то наибольшее количество фотонов в этой полости (как Закон излучения чёрного тела закон классической физики и наибольшее количество стоячих волн в формуле Релея – Джинса) обусловится зависимостью [1]

. (32)


Беря во внимание, что , имеем


. (33)


В интервале частот от до количество фотонов будет равно


. (34)


Так как фотон движется прямолинейно и Закон излучения чёрного тела закон классической физики крутится относительно собственной оси, то в трехмерном Евклидовом пространстве он имеет 6 степеней свободы. Беря во внимание это и разделяя левую и правую части соотношения (34) на объём , получим дифференциал плотности фотонов в сферической Закон излучения чёрного тела закон классической физики полости полностью темного тела


. (35)


Интегрируя, найдем плотность фотонов в сферической полости полностью темного тела

. (36)


Итак, мы имеем плотность (36) фотонов в сферической полости полностью темного тела. Если сферическая полость будет иметь маленькое отверстие (рис. 1), то энергия, излучаемая Закон излучения чёрного тела закон классической физики через это отверстие, будет зависеть, сначала, от энергии каждого фотона . Дальше, фотоны, прошедшие через отверстие в сферической полости, будут поглощаться. Так как энергия каждого фотона в плоскости его поляризации реализуется Закон излучения чёрного тела закон классической физики 2-мя степенями свободы, то величина термический энергии излученных фотонов будет равна . Из этого следует, что объёмная плотность излучения полностью темного тела будет зависеть от энергии каждого излученного фотона и энергии всей совокупы Закон излучения чёрного тела закон классической физики излученных фотонов.

Так как излучение полностью темного тела представляет собой совокупа фотонов, любой из которых имеет только кинетическую энергию, то мы должны ввести в математическую модель закона максвелловского рассредотачивания кинетическую энергию фотона и термическую Закон излучения чёрного тела закон классической физики энергию совокупы излученных фотонов [1]


. (37)


Дальше мы должны учитывать, что фотоны излучаются электронами атомов при их энергетических переходах. Каждый электрон может совершать серию переходов меж энергетическими уровнями , излучая при всем этом фотоны разной Закон излучения чёрного тела закон классической физики энергии. Потому полное рассредотачивание объёмной плотности энергий излученных фотонов будет состоять из суммы рассредотачиваний, учитывающих энергии фотонов всех энергетических уровней. С учетом изложенного, закон Максвелла, учитывающий рассредотачивания энергий фотонов всех () энергетических Закон излучения чёрного тела закон классической физики уровней атома, запишется так [1]


, (38)


где - главное квантовое число, определяющее номер энергетического уровня электрона в атоме.

Понятно, что сумма ряда (38) равна [1]


. (39)


Умножая правую часть плотности фотонов (36) в полости полностью темного тела на постоянную Планка и Закон излучения чёрного тела закон классической физики на математическое выражение (39) закона рассредотачивания этой плотности, получим

. (40)


Это и есть закон излучения полностью темного тела (4), приобретенный Максом Планком. Выражение (40) некординально отличается от выражения (4) коэффициентом, который, как числилось до сего времени, учитывает Закон излучения чёрного тела закон классической физики число степеней свободы электрического излучения полностью темного тела. По воззрению Э.В. Шпольского его величина находится в зависимости от нрава волн электрического излучения и может изменяться от до [1].

Но, в рамках изложенных Закон излучения чёрного тела закон классической физики представлений переменный коэффициент


(41)


охарактеризовывает плотность фотонов в полости полностью темного тела. Более четкое значение неизменной составляющей этого коэффициента можно найти экспериментально.

^ Волновая теория фотона


Начнем с вывода уравнений движения центра тяжести фотона Закон излучения чёрного тела закон классической физики. Так как центр тяжести фотона движется в плоскости поляризации и в рамках теоремы Единства места – материи – времени, то для описания его движения по волновой линии движения нужно иметь два параметрических уравнения [1].

Потому что центр Закон излучения чёрного тела закон классической физики тяжести фотона движется относительно наблюдающего и относительно геометрического центра , который движется прямолинейно со скоростью , то для полного описания такового движения нужно иметь две системы отсчета (рис. 6): недвижную и подвижную .

Амплитуда колебаний Закон излучения чёрного тела закон классической физики центра тяжести фотона будет равна радиусу его вращения относительно геометрического центра фотона. Из рис. 6 имеем


. (42)


Обратим внимание на маленькую величину амплитуды колебаний центра тяжести фотона в толиках длины его волны Закон излучения чёрного тела закон классической физики либо радиуса вращения.

Уравнения движения центра тяжести фотона относительно подвижной системы имеют вид параметрических уравнений окружности (рис. 6):

; (43)

. (44)


Если фотон движется относительно недвижной системы отсчета ХОУ со скоростью , то уравнения такового движения становятся уравнениями циклоиды [1]:


; (45)

. (46)


Обратим Закон излучения чёрного тела закон классической физики внимание на то, что в уравнениях (45) и (46) и . Это означает, что они обрисовывают движение центра тяжести фотона по волновой линии движения в рамках теоремы Единства места – материи – времени. Такового ранее не Закон излучения чёрного тела закон классической физики бывало [1].


(47)

(48)

где .

Результаты табл. 1 требуют, чтоб математическая модель, описывающая скорость центра тяжести шестигранника, а означает и фотона, не зависела бы от его радиуса вращения. Уравнения (47) и (48) автоматом дают таковой итог [1]


(49)


Как Закон излучения чёрного тела закон классической физики видно (рис. 7), скорость (49) центра тяжести фотона вправду меняется в интервале длины волны либо периода колебаний таким макаром, что её средняя величина остается неизменной и равной [1].

Так как сила инерции ориентирована обратно Закон излучения чёрного тела закон классической физики ускорению, то касательная сила инерции , действующая на центр тяжести фотона, запишется так [1]


. (50)


Невзирая на сложность переменной составляющей математической модели (50), касательная сила инерции, действующая на центр тяжести фотона, меняется синусоидально (рис 8). Обратим внимание и на Закон излучения чёрного тела закон классической физики то, как связь меж линейной и угловой частотами (15) в формулах (47 и 48) чётко реализует смысл кинетического момента константы Планка, отражённый на графиках (рис. 8).
^ Рис. 8. Зависимость конфигурации силы инерции, действующей на центр тяжести Закон излучения чёрного тела закон классической физики светового фотона с радиусом , в интервале 1-го колебания


Так как главные математические модели, описывающие главные свойства фотона, выведены аналитически из анализа движения его модели (рис. 5), то это является весомым основанием для Закон излучения чёрного тела закон классической физики использования этой модели при интерпретации результатов всех тестов, в каких участвуют фотоны. Количество таких тестов неисчислимо, потому мы будем рассматривать только те из их, которые носят обобщающий нрав. Наибольшая совокупа экспериментальных данных Закон излучения чёрного тела закон классической физики, в каких зафиксировано поведение фотонов – шкала электрических излучений, представленная в таблице 2 [1].

Таблица 2. Характеристики разных участков диапазона фотонных излучений

Область диапазона

Частота, Гц

Длина волны, м

Масса, кг

Энергия, эВ

1. Низкочастотн.

101…104

3∙107…3∙104

0,7·10–48…0,7·10–46

4·10–13…4∙10–11

2. Радио

104…109

3∙104…3∙10–1

0,7∙10–46…0,7∙10–41

4∙10–11…4∙10–6

3. Реликт (макс.)

3∙1011

1∙10–3

2,2∙10–39

1,2∙10–3

4. Инфракрасные

1012…3,9∙1014

3∙10–4 …7,7∙10–7

0,7∙10–38…0,3∙10–35

4∙10–1…1,60

5. Видимый свет

3,9∙1014…7,9∙1014

7,7∙10–7.3,8∙10–7 

0,3∙10–35…0,6∙10–35

1,60…3,27

6. Ультрафиолет

7,9∙1014…1∙1017

3,8∙10–7…3∙10–9

0,6∙10–35…0,7∙10–33

3,27…4∙102

7. R-излучение Закон излучения чёрного тела закон классической физики

1017…1020

3∙10–9…3∙10–12

0,7∙10–33…0,7∙10–30

4∙102…4∙105

8. γ-излучение

1020…1024

3∙10–12…3∙10–18

0,7∙10–30…0,7∙10–24

4∙105…1011


Как видно (табл. 2), с повышением массы (энергии) фотона длина его волны миниатюризируется. Эта закономерность совершенно точно следует и из константы локализации фотона . Это следует и из закона сохранения кинетического момента

C Закон излучения чёрного тела закон классической физики повышением массы фотона вырастает плотность его магнитных (рис. 5) полей и из-за этого растут магнитные силы, сжимающие фотон, которые всегда уравновешиваются центробежными силами инерции, действующими на центры масс этих полей Закон излучения чёрного тела закон классической физики (рис. 2, с). Это приводит к уменьшению радиуса вращения фотона, который всегда равен длине его волны . Но так как радиус в выражении неизменной Планка возводится в квадрат, то для сохранения всепостоянства неизменной Планка частота колебаний Закон излучения чёрного тела закон классической физики фотона должна при всем этом возрости. В силу этого малозначительное изменение массы фотона автоматом изменяет его радиус и частоту так, что кинетический момент (константа Планка) остается неизменным.

Таким макаром, фотоны всех Закон излучения чёрного тела закон классической физики частот, сохраняя свою магнитную структуру, меняют массу, частоту и радиус вращения так, чтоб , другими словами принципом этого конфигурации управляют законы сохранения кинетического момента и локализации фотонов [1].

Таковой же точный и ясный Закон излучения чёрного тела закон классической физики ответ мы получаем и на последующий базовый вопрос: почему фотоны всех частот движутся в вакууме с схожей скоростью?

Поэтому, что конфигурацией массы фотона и его радиуса управляет закон локализации фотона. Из него следует Закон излучения чёрного тела закон классической физики, что при увеличении массы фотона его радиус миниатюризируется пропорционально и напротив. Тогда для сохранения всепостоянства неизменной Планка при величина также должна быть неизменной. В итоге - [1].

Мы будем обращаться к таблице 2 при интерпретации практически Закон излучения чёрного тела закон классической физики всей совокупы тестов с ролью фотонов, а на данный момент определим только интервал конфигурации длины волны фотонов.

Длина волны электрического излучения меняется в спектре (табл. 2). Меньшая длина волны , соответствует палитра Закон излучения чёрного тела закон классической физики спектру и её можно считать равной радиусу палитра фотона. Большая длина волны неприемлема для отождествления с радиусом фотона. Потому появляется неувязка определения наибольшей длины волны фотона. Согласно закона Вина температуру сформировывает Закон излучения чёрного тела закон классической физики совокупа фотонов определённой длины волны. С уменьшением температуры длина волны фотонов, совокупа которых сформировывает температуру, возрастает. Так как существует предел малой температуры, то длины волн фотонов, формирующих эту температуру, также имеют предел. Его Закон излучения чёрного тела закон классической физики определяет формула Вина. Беря во внимание примерную экспериментальную величину малой температуры , найдём наивысшую длину волны фотонов, формирующих эту температуру [1]

, (51)


где - неизменная Вина - четвёртая константа, контролирующая поведение фотонов. Фотоны с таковой длиной волны Закон излучения чёрного тела закон классической физики соответствуют реликтовому спектру (табл. 2). Вещественная плотность базисного кольца фотона, соответственного малой длине волны (табл. 2), равна [1]


. (52)


Вещественная плотность базисного кольца фотона, соответственного наибольшей длине волны электрического излучения (табл. 2), равна

(53)


Сейчас ясно, что наивысшую проницаемость Закон излучения чёрного тела закон классической физики палитра фотона обеспечивает его малый размер (радиус ) и наибольшая масса (табл. 2). Что все-таки касается фотона с наибольшей длиной волны и малой массой (табл. 2), то здесь - полная неясность. Тяжело представить фотон с Закон излучения чёрного тела закон классической физики базисным радиусом , передвигающийся со скоростью света, имея вещественную плотность кольца (53) [1].

Навряд ли может быть формирование ньютоновских и магнитных сил при таковой маленькой вещественной плотности базисного кольца фотона (53). Потому должен существовать предел Закон излучения чёрного тела закон классической физики наибольшей длины волны либо наибольшего радиуса и малой массы фотона.

Из константы локализации фотона (30) можно извлечь информацию о малой вещественной плотности субстанции (эфира) кольца фотона. Она будет равна:


. (54)


Итак, фотонная шкала электрических излучений (табл Закон излучения чёрного тела закон классической физики. 2) начинается с реликтового спектра. Наименьшую энергию , наименьшую массу и наименьшую частоту , но наивысшую длину волны (либо радиус вращения) имеет инфракрасный фотон в реликтовом спектре [1]:


; (55)

; (56)

(57)

(58)


Наивысшую энергию , наивысшую массу и наивысшую частоту Закон излучения чёрного тела закон классической физики , но наименьшую длину волны (либо радиус вращения), имеет гамма-фотон [1]:

; (59)

; (60)

(61)

(62)


Как видно, самый небольшой фотон - гамма-фотон, а наибольший фотон - инфракрасный фотон реликтового спектра.

Таким макаром, наибольшая длина волны единичных фотонов Закон излучения чёрного тела закон классической физики соответствует реликтовому спектру, а малая - палитра спектру (табл. 2). От реликтового спектра до палитра спектра длина волны фотона миниатюризируется, приблизительно, на 15 порядков, а частота возрастает так же.

Сходу появляется вопрос: какое электрическое образование Закон излучения чёрного тела закон классической физики сформировывает электрическое излучение с длиной волны, больше длины волны реликтового спектра? Ответ на этот вопрос следует из гипотез индийского ученого Бозе и британского физика Алана Холдена, представленных на рис. 9 [1].




Рис. 9. Схема фотонной волны длиною


Как Закон излучения чёрного тела закон классической физики видно (рис. 9), электрическую волну сформировывают импульсы единичных фотонов, которые представлены в виде совокупы шариков. Шарики - это фотоны. Расстояние меж импульсами фотонов (шариков) равно длине волны электрического излучения, а длина волны каждого Закон излучения чёрного тела закон классической физики отдельного фотона существенно меньше. Она, как мы уже проявили, определяет область его локализации в пространстве.

Потому что фотоны всех диапазонов движутся с одной и той же скоростью и потому что они же Закон излучения чёрного тела закон классической физики сформировывают и волны электрического излучения (рис. 9), то скорость электрического излучения всех диапазонов одна и та же [1]. Сходу обратим внимание на то, что понятие «шкала электрических излучений» не соответствует физическому содержанию её Закон излучения чёрного тела закон классической физики структуры (рис. 9), потому у нас все есть основания поменять заглавие «шкала электрических излучений» заглавием «шкала фотонных излучений» либо просто «фотонная шкала».

Приобретенная информация разделяет фотонную шкалу на два класса: фотонный и волновой. Фотоны - единичные Закон излучения чёрного тела закон классической физики магнитные образования, излучаются электронами атомов и протонами ядер. Совокупа фотонов, излученных электронами атомов либо протонами ядер, сформировывает фотонное поле. Оно может быть непрерывным либо импульсным, другими словами волновым (рис. 9). Мы живойём Закон излучения чёрного тела закон классической физики в этом поле, как рыбы в воде и не замечаем этого.

Итак, мы установили настоящий физический смысл константы Планка и её размерности – момента импульса. Сущность трудности заключалась в установлении связи меж Закон излучения чёрного тела закон классической физики линейной и угловой частотами фотона. Сейчас эти связи установлены (15) и появляется вопрос о наличии этой трудности при описании поведения других простых частиц: электронов, протонов, нейтронов. Сходу отмечаем, что отсутствие у этих частиц состояния движения Закон излучения чёрного тела закон классической физики со скоростью света исключает присутствие в математическом выражении константы Планка линейной частоты. Для обозначенных простых частиц, неизменная Планка сходу записывается так [1]


. (63)


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Таким макаром, мы ввели закон излучения полностью темного тела, основываясь на Закон излучения чёрного тела закон классической физики незапятнанных традиционных представлениях и понятиях, и лицезреем полное отсутствие оснований считать, что этот закон противоречит традиционной физике. Напротив, он является следствием законов этой физики. Все составляющие математической модели закона (4) излучения полностью Закон излучения чёрного тела закон классической физики темного тела заполучили издавна присущий им точный традиционный физический смысл.

Литература


1. Канарёв Ф.М. Монография микромира.

http://www.micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-45-21/663-2012-08-19-17-07-36

2. Спроул Р. Современная физика. Квантовая физика атомов твердого тела и Закон излучения чёрного тела закон классической физики ядер. М. «Наука» 1974. 591с.

3. Мэрион Дж. Б. Физика и физический мир. М.: «Мир». 1975.

4. Джеммер М. Эволюция понятий Квантовой механики. М. «Наука», 1985. 380 с.

5. Э.В. Шпольский. Атомная Физика. Том 1. М. 1963. 575с.

6. Спроул Р Закон излучения чёрного тела закон классической физики. Современная физика. Квантовая физика атомов твердого тела и ядер. М. «Наука» 1974. 591с.

7. Вихман Э. Квантовая физика. М.: «Наука» 1977. 415 с.



zakon-gomologicheskih-ryadov-nasledstvennoj-izmenchivosti-ni-vavilova.html
zakon-guka-uprugie-sili.html
zakon-himicheskih-proporciya.html