Электродинамический расчет фотона

Сергей АЛЕМАНОВ

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

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

I_см = 2ev,

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

Магнитная энергия электромагнитного кванта:

W_м = I_смФ₀/2,

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

W = W_э + W_м = 2W_м = I_смФ₀.

Коэффициент пропорциональности h = 2eФ₀ упрощает выражение:

W = I_смФ₀ = 2eФ₀v = hv.

Зная частоту изменения магнитного потока индукции, можно найти ЭДС:

U = 2Ф₀v.

Эффективная мощность в электромагнитном возмущении:

P = UI_см = 2Ф₀v·2ev = 4eФ₀v².

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

W = PT/2 = 4eФ₀v²/2v = 2eФ₀v = hv.

Соотношение между ЭДС и энергией:

W = 2eФ₀v = eU.

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

• ток смещения – 1,921·10^–4 А;
• ЭДС – 2,480 В;
• мощность – 4,764·10^–4 Вт;
• электромагнитная энергия – 3,972·10^–19 Дж (в электронвольтах W = 2Ф₀v = 2,480 эВ).

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

Об авторе:

Сергей Борисович Алеманов
e-mail: alemanow@mail.ru,
http://alemanow.narod.ru/

Источник информации:

Алеманов С.Б. Природа электромагнитных частиц и полей.

См. также:

1. Алеманов С.Б. Электрические вихревые несоленоидальные поля. НиТ, 2002.
2. Гринчик А. Квантовая модель тяготения. НиТ, 2002.
3. Эткин В.А. Классические основания квантовой механики. НиТ, 2001.
4. Носков Н.К. Свет, фотоны, скорость света, эфир и другие «банальности». НиТ, 1999.