Фотонная шкала излучений
Краткая научная история шкалы фотонных излучений. Анализ схемы эксперимента по формированию магнитного поля электронами, движущимися по проводу. Параметры различных участков спектра электромагнитных излучений. Закон излучения абсолютно черного тела.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.02.2019 |
| Размер файла | 812,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Фотонная шкала излучений
Канарёв Ф.М.
kanarevfm@mail.ru
Анонс
фотонный излучение магнитный электрон
Около 300 лет современная шкала фотонных излучений называлась шкалой электромагнитных излучений, теоретическим фундаментом которых были уравнения Максвелла. Обилие выявленных противоречий в шкале электромагнитных излучений и их устранение привело к новому пониманию физической сути этой шкалы, и теперь она называется шкалой фотонных излучений.
1. Краткая научная история шкалы фотонных излучений
Майкл Фарадей открыл в 1831 году закон электромагнитной индукции. Суть этого закона кратко можно выразить так: переменное электрическое поле создаёт магнитное поле, а переменное магнитное поле создаёт электрическое поле. Джеймс Максвелл распространил действие этого закона на излучения, распространяющиеся в пространстве, и в 1865 году постулировал уравнения, которые описывают это излучение [1].
(1)
, (2)
, (3)
. (4)
Здесь:
- напряженность электрического поля;
- напряженность магнитного поля;
- ток смещения;
- ток проводимости.
Из этих уравнений следует, что меняющееся синусоидально электрическое поле порождает перпендикулярное ему меняющееся синусоидально магнитное поле . Интернетовская информация представляет этот процесс серией рисунков http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter2/section/paragraph6/theory.html
На рис. 1 две взаимно перпендикулярные синусоидальные волны распространяются прямолинейно. Меняющееся электрическое поле имитирует вертикальная синусоида, а меняющееся магнитное поле имитирует горизонтальная синусоида. На рис. 2 представлено меняющееся линейное электрическое поле и возникающее вокруг него меняющееся кольцевое магнитное поле . На рис. 3 линейно меняющимся является магнитное поле , а вокруг него формируется меняющееся кольцевое электрическое поле .
Однако, не указывается источник линейных электрических и магнитных полей. Вполне естественно, что его роль может выполнять провод с током. Это сразу даёт нам основание для проверки достоверности процессов рождения электрических и магнитных полей, представленных на рис. 2 и 3. Поскольку ток в проводах формируют свободные электроны, то указанная проверка возможна только при наличии информации о структуре электрона. Его схема представлена на рис. 4. Электрон это полый тор, формированием структуры которого управляют 23 константы. Он имеет два магнитных полюса: северный и южный [1].
Рис. 1. Взаимно перпендикулярные электрические и магнитные синусоидальные волны Максвелла
Рис. 2. Меняющееся линейно электрическое поле порождает меняющееся кольцевое магнитное поле
Рис. 3. Меняющееся линейно магнитное поле порождает меняющееся кольцевое электрическое поле
а)b)
Рис. 4. а) схема теоретической модели электрона; b) - схема кластера электронов
А теперь соберём электрическую схему, направления проводов которой будут сориентированы плюсовыми концами на юг (S), а минусовыми - на север (N) (рис. 5). При разомкнутой цепи ток отсутствует в ней. Направление стрелок компасов А, В, С и D совпадают с направлением правого и левого проводов на север N (рис. 5). При замкнутой цепи вокруг провода возникает магнитное поле и стрелки компасов отклоняются [1].
Рис. 5. Схема эксперимента по формированию магнитного поля электронами , движущимися по проводу
Когда электроны движутся по проводу в направлении с юга (S) на север (N), то стрелка компаса A, расположенного над проводом, отклоняется вправо, а стрелка компаса B, расположенного под проводом, - влево. Из этих результатов следует, что магнитное поле вокруг провода закручено против хода часовой стрелки и имеет магнитный момент . Наличие модели электрона (рис. 4) с известным направлением вектора его магнитного момента даёт нам основание полагать, что магнитное поле вокруг провода формируется совокупностью магнитных полей электронов, сориентированных вдоль провода таким образом, что направления векторов магнитного момента каждого электрона совпадают с направлением вектора магнитного момента поля, образующегося вокруг провода (рис. 6, а).
Те же электроны, которые движутся по правому проводу с севера (N) на юг (S), формируют вокруг него противоположно направленное магнитное поле и стрелки аналогичных компасов С и D отклоняются противоположно отклонению стрелок компасов А и В (рис. 6, b).
Рис. 6. Схемы движения электронов в проводе от плюса (+) к минусу (-) и формирования на его концах южного (S) и северного (N) магнитных полюсов и магнитного поля вокруг провода: а) электроны ориентированы вверх; b) электроны ориентированы вниз
На рис. 6 представлены схемы магнитных полей вокруг проводов. Вполне естественно, что эти поля формируют электроны (рис. 4), движущиеся по проводам (рис. 5). Из схемы магнитного поля вокруг провода (рис. 6, а) следует, что оно может быть сформировано лишь в том случае, если северные магнитные полюса электронов (рис. 4) направлены вверх, в сторону минусового конца провода, а южные - вниз, в сторону плюсового конца провода (рис. 6, а).
На рис. 6, b) электроны движутся вниз и формируют вокруг провода магнитное поле (рис. 6, b), направление которого противоположно направлению магнитного поля вокруг провода, когда электроны движутся вверх (рис. 6, а) Это означает, что плюсовой конец провода эквивалентен южному магнитному полюсу (S), а минусовой - северному (N) (рис. 6) [1].
Итак, результаты эксперимента, представленные на рис. 6, показывают, что направление магнитного поля, формирующегося вокруг провода, совпадает с направлением вращения свободных электронов в нём (рис. 6, а и b), поэтому направление тока совпадает с направлением движения электронов [1].
Этот простой пример ярко демонстрирует, что, если источником питания является аккумулятор или батарея, то электроны (рис. 4) движутся по проводам от плюсовой клеммы аккумулятора или батареи (рис. 5 и 6) к минусовой. Такая картина полностью согласуется со структурой электронов (рис. 4) и однозначно доказывает, что свободные электроны провода с постоянным напряжением повёрнуты южными магнитными полюсами к положительному концу провода, а северными - к отрицательному. В этом случае не требуется присутствие в проводах свободных протонов для формирования положительного потенциала, так как свободные электроны провода формируют на его концах не разноимённые электрические заряды, а разноимённые магнитные полюса.
Из новых представлений о поведении электронов в проводе следует необходимость заменить представления о плюсовом и минусовом концах проводов сети с постоянным напряжением на концы с северным и южным магнитными полюсами. Однако, процесс реализации этой необходимости будет длительный. Но он, как мы увидим дальше, неизбежен, так как углубление представлений о реальных электродинамических процессах невозможно без новых условностей в обозначении концов электрических проводов.
Сейчас мы увидим, что изменение знака амплитуды синусоидального напряжения - результат изменения направления электронов в проводе в интервале одного периода колебаний, но не знака электрической полярности. Последовательность этих изменений представлена на рис. 7, a, b, c, d и e. Из них и следует закон формирования синусоидального характера изменения напряжения [1].
Рис. 7. Схемы изменения направления векторов магнитных моментов и спинов свободных электронов в проводе с переменным напряжением
Вполне естественно предположить, что при максимальном положительном напряжении все свободные электроны в проводе ориентированы одинаково и векторы их магнитных моментов и спинов направлены в сторону движения электронов вдоль провода (рис. 7, а) от южного полюса S (плюса) к северному N (минусу). В этот момент напряженность магнитного поля вокруг провода максимальна. Схема поворота векторов спинов и магнитных моментов электронов на и падение напряжения до нуля представлена на рис. 7, b. Вполне естественно, что в этом случае магнитное поле вокруг провода (рис. 7, а) отсутствует и напряжение равно нулю (рис. 7, b).
Когда векторы спинов и магнитных моментов электронов повернутся на от исходного положения, то полюса магнитной полярности на концах провода и направление магнитного поля вокруг провода (рис. 6, а, b) поменяются на противоположные, а амплитуда напряжения V примет максимальное отрицательное значение (рис. 7, с).
Через следующие четверть периода направления векторов магнитных моментов и спинов электронов окажутся перпендикулярными оси провода (рис. 7, d). Магнитное поле вокруг провода (рис. 6) в этот момент исчезает, а величина напряжения V будет равна нулю (рис. 7, d).
Векторы магнитных моментов и спинов свободных электронов займут исходную позицию (рис. 7, а) через следующие четверть периода (рис. 7, е). В этот момент направление магнитного поля вокруг провода окажется соответствующим исходному положению (рис. 7, а) и амплитуды напряжения и напряжённости магнитного поля вокруг провода (рис. 6, а) максимальны. Так ведут себя свободные электроны в проводах, формируя синусоидальные законы изменения напряжения, тока и напряжённости магнитного поля вокруг провода [1]. Это даёт нам основание написать уравнения их изменения в таком виде:
(5)
(6)
. (7)
Вполне естественно предположить, что описанным процессом изменения ориентации электронов в проводах управляют магнитные полюса магнитов первичных источников питания, например, генераторов электростанций.
Главная особенность описанного процесса - синхронность синусоидального изменения напряжения U, тока I и напряженности H магнитного поля вокруг провода. Описанный процесс показывает, что при переменном напряжении количество электронов в рассматриваемом сечении провода не изменяется, а изменяется лишь их направление, которое изменяет направление магнитного поля, характеризуемого вектором вокруг провода (рис. 6).
Из описанного процесса поведения электронов в проводе с переменным напряжением обычной сети следует, что свободные электроны меняют в ней своё направление с частотой сети, равной 50 Гц.
Итак, мы не увидели в этом элементарном школьном эксперименте электрического поля вокруг провода, которое должно следовать из уравнений Максвелла (1-4) и рис. 1, на котором имитируется результат решения уравнений Максвелла. Наличие меняющегося магнитного поля вокруг провода неоспоримо (рис. 5 и 6), а вместо электрического поля мы наблюдаем изменение направлений движения электронов в проводе [1]. Этого вполне достаточно, чтобы исключить использование уравнений Максвелла (1-4) для описания работы электромоторов, генераторов, трансформаторов и других электрических и электронных элементов [1].
А теперь поищем место уравнениям Максвелла в описании излучений, основные характеристики которых представлены в табл. 1. Для этого зададим несколько наивных вопросов.
Табл. 1. Параметры различных участков спектра электромагнитных излучений
|
Область спектра |
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 |
1017…1020 |
3•10-9…3•10-12 |
0,7•10-33…0,7•10-30 |
4•102…4•105 |
|
|
8. г-излучение |
1020…1024 |
3•10-12…3•10-18 |
0,7•10-30…0,7•10-24 |
4•105…1011 |
Первый вопрос: как понимать и как представлять низкочастотную максвелловскую шкалу с длиной волны излучений от 30 до 70000 км (табл. 1)? Чему равна амплитуда такой электромагнитной волны? Как реализуется физическая сущность, заложенная в такой волне, по передаче информации и по формированию температуры? Ответы на эти вопросы в информации об абсолютно чёрном теле [1].
2. Закон излучения абсолютно черного тела - закон классической физики
Известно, что в конце 19 века было объявлено, что законы классической физики успешно работают только в макромире, а в микромире работают другие - квантовые законы. Эта точка зрения была господствующей в течение всего ХХ века. И вот теперь, когда мы на базе законов классической физики выявили модели фотона, электрона, протона, нейтрона и принципы формирования ядер, атомов и молекул, возникает вопрос: а не ошиблись ли физики прошлых поколений, похоронив возможности классической физики решать задачи микромира? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте внимательно проанализируем истоки недоверия к классической физике при поиске приемлемого варианта интерпретации экспериментальной информации об излучении абсолютно черного тела (рис. 8) [1].
Все началось с установления закона излучения абсолютно черного тела (рис. 8). Вывод математической модели этого закона, выполненный Максом Планком в начале ХХ века, базировался на понятиях и представлениях, которые, как считалось, противоречат законам классической физики. Планк ввел в математическую модель закона излучения абсолютно черного тела константу с размерностью механического действия, что явно противоречило представлениям о волновой природе электромагнитного излучения. Тем не менее, его математическая модель достаточно точно описывала экспериментальные зависимости этого излучения. Введенная им константа указывала на то, что излучение идет не непрерывно, а порциями. Это противоречило закону излучения Релея - Джинса, который базировался на представлениях о волновой природе электромагнитного излучения, но описывал экспериментальные зависимости лишь в диапазоне низких частот.
Рис. 8. Графическая модель абсолютно черного тела
Поскольку в математической модели закона излучения абсолютно черного тела присутствует математическая модель закона излучения Релея - Джинса, то получается, что планковский закон излучения абсолютно черного тела базируется на исключающих друг друга волновых и корпускулярных представлениях о природе излучения.
Несовместимость непрерывного волнового процесса излучения с парциальным процессом явилась веским основанием для признания кризиса классической физики. С этого момента физики начали полагать, что сфера действия законов классической физики ограничена макромиром. В микромире, считают они, работают другие, квантовые законы, поэтому физика, описывающая микромир, должна называться квантовой физикой. Следует отметить, что Макс Планк пытался разобраться со смесью таких физических представлений и вернуть их на классический путь развития, но ему не удалось решить эту задачу.
Спустя почти сто лет нам приходится констатировать, что граница между законами классической и квантовой физики до сих пор не установлена. По-прежнему испытываются значительные трудности при решении многих задач микромира и многие из них считаются не разрешимыми в рамках сложившихся понятий и представлений, поэтому мы вынуждены возвратиться к попытке Макса Планка выполнить вывод математической модели закона излучения абсолютно черного тела на основе классических представлений.
Теоретическая часть
Прежде всего, приведем формулу Релея - Джинса, которая удовлетворительно описывает экспериментальную закономерность низкочастотного диапазона излучения (рис. 9). Основываясь на волновых представлениях об электромагнитном излучении, они установили, что энергия , заключенная в объёме абсолютно черного тела, определяется зависимость
, (8)
где - частота излучения; - объём полости абсолютно черного тела (рис. 8); - скорость света; - постоянная Больцмана; - абсолютная температура излучения.
Разделив левую и правую части соотношения (8) на объём , получим объёмную плотность электромагнитного излучения [1]
. (9)
Рис. 9. Кривые распределения энергии в спектре абсолютно черного тела
Вывод этой формулы базируется на представлении о существовании в замкнутой полости абсолютно черного тела (рис. 8) целого числа стоячих волн электромагнитного излучения с частотой .
Чтобы получить математическую модель, которая описывала бы весь спектр электромагнитного излучения абсолютно черного тела, Макс Планк постулировал, что излучение идет не непрерывно, а порциями так, что энергия каждой излученной порции оказывается равной , и формула для расчета плотности электромагнитного излучения абсолютно черного тела оказалась такой (рис. 9)
. (10)
Величина - константа с механической размерностью действия. Причем смысл этого действия в то время был совершенно неясен. Тем не менее, математическая модель (11), полученная Планком, достаточно точно описывала экспериментальные закономерности излучения абсолютно черного тела (рис. 9).
Как видно, выражение в формуле (10) играет роль некоторого существенного дополнения к формуле (9) Релея - Джинса, суть которого сводится к тому, что - энергия одного излученного фотона.
Конечно, чтобы понять физический смысл планковского дополнения надо иметь представление об электромагнитной структуре фотона, так как в этой структуре скрыт физический смысл самой постоянной Планка . Поскольку произведение описывает энергии фотонов всей шкалы электромагнитного излучения, то в размерности постоянной Планка и скрыта электромагнитная структура фотона. Нами уже установлено, что фотон имеет такую вращающуюся электромагнитную структуру, центр масс которой описывает длину волны , равную радиусу его вращения (рис. 10). В результате математическое выражение константы Планка принимает вид
(11)
b)
Рис. 10. а) схема кольцевых магнитных полей фотона; b) схема фотонной волны из двух импульсов фотонов
Как видно, константа Планка имеет явную механическую размерность момента импульса, момента количества движения или кинетического момента. Хорошо известно, что постоянством кинетического момента управляет закон сохранения кинетического момента и сразу становится ясной причина постоянства постоянной Планка. Прежде всего, понятие «закон сохранения кинетического момента» является понятием классической физики, а точнее - классической механики. Он гласит, что если сумма моментов внешних сил, действующих на вращающееся тело, равна нулю, то кинетический момент такого тела остаётся постоянным по величине и направлению.
Конечно, фотон не является твердым телом, но он имеет массу и у нас есть все основания полагать, что роль массы у фотона выполняет вращающаяся относительно оси магнитная субстанция, то есть - магнитное поле [1]. Из математической модели (11) постоянной Планка следует, что магнитная модель фотона должна быть такой, чтобы одновременное изменение массы , радиуса и частоты вращающихся магнитных полей фотона оставляло бы их произведение, отраженное в математическом выражении постоянной Планка (11), постоянным.
Например, с увеличением массы (энергии) фотона уменьшается длина его волны. Опишем повторно, как это изменение реализуется постоянной Планка (11) в модели фотона (рис. 10, а).
Рис. 11. а) - график скорости центра масс фотона; b) - зависимость изменения силы инерции, действующей на центр масс светового фотона в интервале одного колебания
Поскольку постоянством константы Планка управляет закон сохранения кинетического момента , то с увеличением массы фотона растет плотность его магнитных полей (рис. 10, а) и за счет этого увеличиваются магнитные силы , сжимающие фотон, которые все время уравновешиваются центробежными силами инерции, действующими на центры масс этих полей. Это приводит к уменьшению радиуса вращения фотона, который всегда равен длине его волны . Но поскольку радиус в выражении постоянной Планка возводится в квадрат, то для сохранения постоянства постоянной Планка (11) частота колебаний фотона должна при этом увеличиться. В силу этого незначительное изменение массы фотона автоматически изменяет его радиус вращения и частоту так, что угловой момент (постоянная Планка) остается постоянным. Таким образом, фотоны всех частот, сохраняя свою магнитную структуру, меняют массу, частоту и радиус вращения так, чтобы То есть принципом этого изменения управляет закон сохранения кинетического момента.
Если задаться вопросом: почему фотоны всех частот движутся в вакууме с одинаковой скоростью? То получается следующий ответ.
Потому что изменением массы фотона и его радиуса управляет закон локализации таким образом, что при увеличении массы фотона его радиус уменьшается и наоборот. Тогда для сохранения постоянства константы Планка при уменьшении радиуса частота должна пропорционально увеличиваться. В результате их произведение остаётся постоянным и равным . При этом скорость центра масс фотона (рис. 10, а) изменяется в интервале длины волны таким образом, что её средняя величина остаётся постоянной и равной (рис. 11) [1].
Таким образом, постоянством константы Планка управляет один из самых фундаментальных законов классической физики (а точнее - классической механики) - закон сохранения кинетического момента. В современной физике его называют законом сохранения момента импульса. Это - чистый классический механический закон, а не какое - то мистическое механическое действие, как считалось до сих пор. Поэтому появление постоянной Планка в математической модели излучения абсолютно черного тела не даёт никаких оснований утверждать о неспособности классической физики описать процесс излучения этого тела. Наоборот, самый фундаментальный закон классической физики - закон сохранения кинетического момента как раз и участвует в описании этого процесса. Таким образом, планковский закон излучения абсолютно черного тела является законом классической физики. Ниже приводится вывод этого закона, основанный на классических представлениях.
Классический вывод закона излучения абсолютно черного тела
Мы воспользуемся идеями Релея - Джинса при расчете количества порций электромагнитного излучения в полости абсолютно черного тела. Однако отдельную порцию электромагнитного излучения мы будем представлять не в виде стоячей волны, а в виде фотона (рис. 10, а). Поскольку радиусы замкнутых магнитных (рис. 10, а) полей фотона равны примерно , а расстояния от центра масс фотона до центров масс магнитных полей равны , то фотон имеет не сферическую, а плоскую форму, объём которой составляет, примерно, четверть объёма сферы с радиусом . Таким образом, объём локализованного пространства, в котором может находиться фотон составит, примерно, . Поскольку объём сферической полости радиуса абсолютно черного тела на много порядков больше объёма фотона, то максимальное количество фотонов в этой полости (как и максимальное количество стоячих волн в формуле Релея - Джинса) определится зависимостью
. (12)
Учитывая, что , имеем
. (13)
В интервале частот от до количество фотонов будет равно
. (14)
Поскольку фотон движется прямолинейно и вращается относительно своей оси, то в трехмерном Евклидовом пространстве он имеет шесть степеней свободы. Учитывая это и разделяя левую и правую части соотношения (14) на объём , получим дифференциал плотности фотонов в сферической полости абсолютно черного тела
. (15)
Интегрируя, найдем плотность фотонов в сферической полости абсолютно черного тела
. (16)
Итак, мы имеем плотность (16) фотонов в сферической полости абсолютно черного тела (рис. 8). Если сферическая полость будет иметь небольшое отверстие, то энергия, излучаемая через это отверстие, будет зависеть, прежде всего, от энергии каждого фотона . Далее, фотоны, прошедшие через отверстие в сферической полости, будут поглощаться. Поскольку энергия каждого фотона в плоскости его поляризации реализуется двумя степенями свободы, то величина тепловой энергии излученных фотонов будет равна . Из этого следует, что объёмная плотность излучения абсолютно черного тела будет зависеть от энергии каждого излученного фотона и энергии всей совокупности излученных фотонов.
Так как излучение абсолютно черного тела представляет собой совокупность фотонов, каждый из которых имеет только кинетическую энергию, то мы должны ввести в математическую модель закона максвелловского распределения кинетическую энергию фотона и тепловую энергию совокупности излученных фотонов
. (17)
Далее, мы должны учесть, что фотоны излучаются электронами атомов при их энергетических переходах. Каждый электрон может совершать серию переходов между энергетическими уровнями , излучая при этом фотоны разной энергии. Поэтому полное распределение объёмной плотности энергий излученных фотонов будет состоять из суммы распределений, учитывающих энергии фотонов всех энергетических уровней. С учетом изложенного, закон Максвелла, учитывающий распределения энергий фотонов всех () энергетических уровней атома, запишется так
, (18)
где - главное квантовое число, определяющее номер энергетического уровня электрона в атоме.
Известно, что сумма ряда (18) равна
. (19)
Умножая правую часть плотности фотонов (16) в полости абсолютно черного тела на константу Планка и на математическое выражение (19) закона распределения этой плотности, получим
. (20)
Это и есть закон излучения абсолютно черного тела (20), полученный Максом Планком. Выражение (20) незначительно отличается от выражения (19) коэффициентом, который, как считалось до сих пор, учитывает число степеней свободы электромагнитного излучения абсолютно черного тела. По мнению Э.В. Шпольского его величина зависит от характера волн электромагнитного излучения и может изменяться от до [2].
Однако, в рамках изложенных представлений переменный коэффициент
(21)
характеризует плотность фотонов в полости абсолютно черного тела. Более точное значение постоянной составляющей этого коэффициента можно определить экспериментально.
Таким образом, мы вывели закон излучения абсолютно черного тела, основываясь на чистых классических представлениях и понятиях, и видим полное отсутствие оснований полагать, что этот закон противоречит классической физике. Наоборот, он является следствием законов этой физики. Все составляющие математической модели закона (20) излучения абсолютно черного тела приобрели давно присущий им четкий классический физический смысл.
Обратим особое внимание на то, что в спектре абсолютно чёрного тела присутствуют фотоны (рис. 10, а) разных радиусов , а максимумы температур (2000 и 1500 град. С, рис. 9) формирует совокупность фотонов с определёнными радиусами, величины которых достаточно точно определяет формула Вина
. (22)
Например, максимум температуры 2000С формирует совокупность фотонов с радиусами
. (23)
Это - невидимые фотоны инфракрасного диапазона и у нас сразу возникает возражение. Опыт подсказывает нам, что температуру 2000С формируют видимые фотоны светового диапазона. Такая точка зрения - яркий пример ошибочности наших интуитивных представлений. Поясним её суть на следующем примере.
Солнечный морозный зимний день с температурой минус 30 град. Цельсия с хрустящим снегом под ногами. Обилие солнечного света формирует у нас иллюзию максимального количества световых фотонов, окружающих нас, и мы готовы уверенно констатировать, что находимся в среде фотонов со средней длиной волны (точнее теперь со средним радиусом) светового фотона (табл. 1). Но закон Вина (22) поправляет нас, доказывая, что мы находимся в среде фотонов, максимальная совокупность которых имеет радиусы (длины волн), равные (табл. 1).
(24)
Как видите, наша интуитивная ошибка более двух порядков. В яркий солнечный зимний день при морозе минус 30 градусов мы находимся в среде с максимальным количеством не световых, а инфракрасных фотонов с длинами волн (или радиусами) . Попутно отметим, что длины волн (радиусы) фотонов изменяются в интервале 15 порядков (рис. 10, а). Самые большие радиусы () имеют фотоны реликтового диапазона (табл. 1), формирующие минимально возможную температуру вблизи абсолютного нуля, а самые маленькие () - гамма фотоны (табл. 1) вообще не формируют никакую температуру. Формированием структуры фотонов и их поведением управляют 7 констант [1].
Представленная информация убеждает нас в справедливости формулы Вина (22) и мы можем найти радиусы фотонов, совокупность которых формирует второй максимум температуры (рис. 9).
. (25)
Как видно (23 и 25), с уменьшением температуры радиусы фотонов, совокупность которых формирует температуру, увеличиваются. Это значит, что температуру вблизи абсолютного нуля формируют фотоны, имеющие самые большие радиусы и мы сейчас убедимся в этом.
Считалось, что формула Вина (22) справедлива только для замкнутых систем (рис. 8). Однако, мы сейчас увидим, что она идеально описывает не только излучение абсолютно черного тела (рис. 8 и 9), как замкнутой системы, но и Вселенной - абсолютно незамкнутой системы (рис. 12).
Теоретическая зависимость плотности излучения Вселенной (рис. 12 - тонкая линия) подобна зависимости плотности излучения абсолютно черного тела (рис. 9) описываемого формулой Планка (20).
Максимум излучения Вселенной зафиксирован экспериментально при температуре (рис. 12, точка А) и имеет длину волны . Формула Вина (22) даёт такой же результат
(26)
Это яркое доказательство того, что закон Вина справедлив не только для замкнутых систем, таких, как абсолютно чёрное тело (рис. 8), но для абсолютно незамкнутых, таких, как Вселенная (рис. 12).
Чтобы найти источник максимума излучения Вселенной (рис. 12, точки А и 3), обратим внимание на то, что наблюдаемая нами Вселенная состоит из 73 процентов водорода, 24 процентов гелия и 3 процентов более тяжелых элементов. Это значит, что спектр Вселенной формируют фотоны, излучаемые в основном рождающимися атомами водорода. Известно также, что рождение атомов водорода сопровождается процессом сближения электрона с протоном, в результате которого электрон излучает фотоны.
Рис. 12. Зависимость плотности реликтового излучения Вселенной от длины волны: теоретическая - тонкая линия; экспериментальная - жирная линия
Совпадение теоретической величины длины волны (рис. 12, точка 3) с её экспериментальным значением (рис. 12, точка А), доказывает корректность использования формулы Вина (22) для анализа спектра излучения Вселенной.
Фотоны с длиной волны обладают энергией
. (27)
Энергия соответствует энергии связи электрона с протоном в момент пребывания его на 108 энергетическом уровне (Приложение -1) [1]. Она равна энергии фотона, излучённого электроном в момент установления контакта с протоном и начала формирования атома водорода.
Процесс сближения электрона с протоном протекает при их совместном переходе из среды с высокой температурой в среду с меньшей температурой или, проще говоря, при удалении от звезды. Сближение электрона с протоном идёт ступенчато. Количество пропускаемых ступеней в этом переходе зависит от градиента температуры среды, в которой движется родившийся атом водорода. Чем больше градиент температуры, тем больше ступеней может пропустить электрон, сближаясь с протоном.
Естественно, что после формирования атомов водорода наступает фаза формирования молекул водорода, которая также должна иметь максимум излучения.Известно, что атомарный водород переходит в молекулярный в интервале температур .
Радиусы фотонов, излучаемых электронами атомов водорода при формировании его молекулы, будут изменяться в интервале:
; (28)
. (29)
Таким образом, у нас есть основания полагать, что максимум излучения Вселенной, соответствующий точке С (рис. 12), формируется фотонами, излучаемыми электронами при синтезе молекул водорода.
Однако на этом не заканчиваются процессы фазовых переходов водорода. Его молекулы, удаляясь от звезд, проходят зону последовательного понижения температуры, минимальная величина которой равна Т=2,726 К. Из этого следует, что молекулы водорода проходят зону температур, при которой они сжижаются. Она известна и равна . Поэтому есть основания полагать, что должен существовать ещё один максимум излучения Вселенной, соответствующий этой температуре. Длина волны фотонов, формирующих этот максимум, равна
. (30)
Этот результат почти полностью совпадает с максимумом в точке на рис. 12 и доказывает, что спектр излучения Вселенной формируется процессами синтеза атомов и молекул водорода, а также - сжижения молекул водорода. Эти процессы идут непрерывно и не имеют никакого отношения к выдуманному Большому взрыву [1].
Как видно (26, 28, 29 и 30), формула Вина (22) справедлива не только для замкнутых систем, каким является полость абсолютно чёрного тела (рис. 8), но и для незамкнутых, подобных Вселенной.
3. Физический смысл тепла и температуры
Понятия тепло и температура относятся к числу фундаментальных научных понятий. Они широко используются в научных исследованиях, инженерной практике и обыденной жизни. Однако, физический смысл этих понятий оставался туманным до выявления модели фотона (рис. 10, а) и роли закона Вина (22) в формировании максимумов излучений в полости чёрного тела (рис. 8) и максимумов излучения Вселенной (точки А, В и С на рис. 12). Происходит это потому, что элементарный носитель тепловой энергии - фотон (рис. 10) существует в рамках Аксиомы Единства, а теоретики пытаются выявить его электромагнитную структуру и описать его поведение при формировании тепла и температуры с помощью теорий, работающих за рамками этой аксиомы [1].
В соответствии с теорией, работающей в рамках Аксиомы Единства, радиус вращения магнитной структуры фотона (рис. 10, а), изменяясь в диапазоне , остаётся равным длине волны , которую описывает его центр масс. Сейчас мы увидим, что изменение температуры среды - следствие изменения длины волны большинства фотонов в этой среде (рис. 9) и станет ясно, что тепло и температуру формирует наибольшее количество фотонов (рис. 10, а) с определенной длиной волны (рис. 9 и 12).
На рис. 9 представлена зависимость интенсивности излучения абсолютно черного тела от длины волны излучения при разных температурах. Известно, что зависимость изменения максимума излучения черного тела от температуры и длины волны описывается законом Вина (22). Мы уже показали, что этот закон позволяет определить длину волны излучения (фотона), соответствующую максимуму излучения при любой температуре не только в полости абсолютно черного тела, но в полости всей Вселенной (рис. 12). А теперь посмотрим, как он описывает процесс формирования температуры в любых двух точках пространства.
Допустим, термометр показывает . Длина волны максимального количества (плотности в единице объёма пространства вблизи термометра) фотонов, формирующих эту температуру, будет равна
. (31)
Длина волны фотонов, совокупность которых формирует температуру , будет равна
. (32)
Энергии фотонов, формирующих температуры и будут соответственно равны:
; (33)
. (34)
Тогда разность энергий фотонов, при которой изменяется температура на , окажется такой
. (35)
Если термометр показывает , то максимальное количество фотонов в зоне термометра, формирующих эту температуру, имеет длину волны
. (36)
При повышении температуры до максимальное количество фотонов в единице объёма в зоне термометра, формирующих эту температуру, имеет длину волны
. (37)
Когда термометр показывает , то максимальное количество фотонов в зоне термометра, формирующих эту температуру, имеет длину волны
. (38)
Длина волны фотонов, формирующих температуру , равна
. (39)
Поскольку это длины волн невидимых инфракрасных фотонов, то создаётся ощущение ошибочности результата, так как тела с такой температурой излучают световые фотоны. Однако, надо учитывать, что формула Вина даёт длину волны максимальной плотности фотонов, формирующих такую температуру. Это значит, что присутствие световых фотонов не исключается, что мы и наблюдаем в действительности, но температуру, равную , формирует максимальная совокупность инфракрасных фотонов с длиной волны .
Когда температура в полости черного тела повышается до 1500С, то длина волны фотонов, формирующих максимальную их плотность в полости черного тела, уменьшается (рис. 9)
. (40)
При температуре в полости черного тела, равной (рис. 9), имеем
. (41)
Таким образом, температуру среды в интервале формируют фотоны инфракрасного диапазона (табл. 1). С увеличением температуры длина волны фотонов, формирующих её, уменьшается.
Это - невидимые фотоны инфракрасного диапазона и у нас сразу возникает возражение. Опыт подсказывает нам, что температуру 2000С формируют видимые фотоны светового диапазона. Такая точка зрения - яркий пример ошибочности наших интуитивных представлений. Поясним её суть на следующем примере.
Солнечный морозный зимний день с температурой минус 30 град. Цельсия с хрустящим снегом под ногами. Обилие солнечного света формирует у нас иллюзию максимального количества световых фотонов, окружающих нас, и мы готовы уверенно констатировать, что находимся в среде фотонов со средней длиной волны (точнее теперь со средним радиусом) светового фотона . Но закон Вина (22) поправляет нас, доказывая, что мы находимся в среде фотонов, максимальная совокупность которых имеет радиусы (длины волн), равные (табл. 1).
(42)
Как видите, наша интуитивная ошибка более двух порядков. В яркий солнечный зимний день при морозе минус 30 градусов мы находимся в среде с максимальным количеством не световых, а инфракрасных фотонов с длинами волн (или радиусами) . Попутно отметим, что длины волн (радиусы) фотонов изменяются в интервале 17 порядков (рис. 10, а). Самые большие радиусы () имеют фотоны реликтового диапазона (табл. 1), формирующие минимально возможную температуру вблизи абсолютного нуля, а самые маленькие () - гамма фотоны (табл. 1) вообще не формируют никакую температуру. Формированием структуры фотонов и их поведением управляют 7 констант. Представленная информация убеждает нас в справедливости формулы Вина (22) и мы можем найти радиусы фотонов, совокупность которых формирует второй максимум температуры в полости чёрного тела (рис. 9).
Как видно (39 и 40), с уменьшением температуры радиусы фотонов, совокупность которых формирует температуру, увеличиваются. Это значит, что температуру вблизи абсолютного нуля формируют фотоны, имеющие самые большие радиусы и мы сейчас убедимся в этом.
Итак, температура, которую показывает термометр, формируется максимальной плотностью фотонов, длина волны которых определяется по формуле (22) Вина.
А теперь обратим внимание на то, как формирование температуры связано с энергетическими переходами электронов в атомах. Например, при переходе электрона атома водорода (Приложение 1) с 4-го на 3-й энергетический уровень излучается фотон с энергией
(43)
и длиной волны
. (44)
Если бы фотоны с длиной волны формировали температуру, то она была бы равна
. (45)
При переходе электрона с 3-го на 2-й энергетический уровень излучается фотон с энергией
(46)
и длиной волны
(47)
Это уже световой фотон (табл. 1). Если максимальное количество фотонов в среде будет с длиной волны , то они сформируют температуру
. (48)
Таким образом, разность длин волн фотонов, рождаемых электроном атома водорода при переходе с 4-го на 3-й и с 3-го на 2-й энергетические уровни, равна
. (49)
Разность температур, формируемых этими фотонами, равна
. (50)
Из этого следует, что атомы водорода, да и атомы других химических элементов, не могут формировать плавное изменение температуры среды. Эту функцию могут выполнить только молекулы, имеющие много электронов.
Теперь мы можем описать процесс изменения температуры. Представим, что перед нами ртутный или спиртовой термометры. Они показывают температуру . Это значит, что максимальное количество фотонов в среде, где расположены термометры, имеет длину волны (36). Молекулы ртути и спирта, также как и молекулы всех тел, жидкостей и газов в зоне термометров поглощают и излучают эти фотоны.
Если термометры будут показывать , то это будет означать, что в среде, где они расположены, максимальное количество фотонов имеет другую длину волны, а именно
. (51)
Теперь в среде, где расположены термометры, больше фотонов с меньшей длиной волны. Электроны молекул ртути и спирта начинают поглощать и излучать фотоны с длиной волны . Если количество этих фотонов в среде, где расположены термометры, будет постоянно, то температура среды не изменится. Если же количество этих фотонов уменьшится, а количество фотонов с меньшей длиной волны увеличится, то термометры начнут показывать большую температуру.
Допустим, что температура увеличилась до и стабилизировалась. Это значит, что в среде, где расположены термометры, максимальное количество фотонов имеет длину волны (37). Если температура повысится до , то это будет означать, что максимальное количество фотонов, где расположены термометры, имеет длину волны (38).
Вполне естественно, что молекулы всех тел, жидкостей и газов, расположенных в зоне термометров и имеющих аналогичную температуру, будут вести себя, как и молекулы ртути и спирта в термометрах. Они будут поглощать и излучать фотоны, которых больше в среде, где они расположены.
Из изложенного вытекают очень важные следствия, связанные с массой горячих и холодных молекул. Поскольку фотон обладает массой, то электрон, находясь в молекуле и излучая фотоны при охлаждении молекулы, уменьшает свою массу, а значит и массу молекулы. Таким образом, холодные молекулы имеют массу меньше, чем горячие. Этот факт должен проявляться в Природе, и он проявляется под действием законов механики.
Горячие молекулы газов атмосферы, имея большую массу, опускаются под действием силы тяжести к поверхности Земли, а холодные, имея меньшую массу (но не объёмную плотность), оказываются в верхних слоях атмосферы.
Далее, если смесь горячих и холодных молекул воздуха вращается в трубе, то под действием центробежной силы инерции более тяжелые горячие молекулы оказываются вблизи внутренней поверхности трубы, а холодные молекулы, с меньшей массой, располагаются ближе к оси трубы. Этот эффект четко проявляется в вихревых трубах и широко используется в промышленности.
Таким образом, температура среды и тел изменяется благодаря тому, что их молекулы излучают и поглощают фотоны среды непрерывно. Постоянство температуры обеспечивается большинством фотонов, соответствующих этой температуре в среде, где она измеряется. Изменение длины волны этого большинства изменяет температуру среды. Длина волны большинства фотонов определяется по формуле (22) Вина.
Чтобы получить формулу для определения температуры любого космического тела, запишем формулу Вина для двух разных температур:
, (52)
. (53)
Далее имеем:
,
или
(54)
и
. (55)
Приравнивая (54) и (55), найдем
(56)
или
. (57)
Таким образом, произведение длин волн фотонов на температуры , которые они формируют, - величина постоянная и равная Это - седьмая константа, управляющая поведением фотонов. Назовём её константой равновесия температур.
Формула (56) означает, что если температуру формируют фотоны с длиной волны , то чтобы получить температуру , необходимо сформировать среду с большинством таких фотонов , при которых .
Например, возьмём температуру болометра телескопа Хаббла, выведенного в космос. Она равна . Её формирует совокупность фотонов с длинами волн . Предположим, что указанный телескоп зафиксировал, что максимум излучения с определённой звезды имеет длину волны, равную . Закон (346) формирования температур даёт нам такую величину температуры на поверхности исследуемой звезды
. (58)
Итак, температура на поверхности исследуемой звезды 29399,61К. Это значительно больше, чем на поверхности нашего Солнца и мы уверенно можем полагать, что исследуемая звезда моложе Солнца.
Теперь предположим, что телескоп Хаббла зафиксировал максимум излучения с космического объекта (астероида, например) с длиной волны . Учитывая, что , температура на поверхности этого космического объекта будет равна
. (59)
Описанный метод измерения температуры космических тел широко используется астрофизиками. Теперь они глубже будут понимать физическую суть этого процесса.
Мы уже показали, что максимальная длина волны фотона равна . Совокупность фотонов с такой длиной волны формирует минимальную температуру
. (60)
Встаёт вопрос о длине волны фотонов, совокупность которых формирует максимальную температуру. Современная наука не имеет точного ответа на этот вопрос. Мы можем только предполагать, что температуру формируют лишь те фотоны, которые излучаются электронами при синтезе атомов и молекул. Граница минимальной длины волны таких фотонов ещё не установлена. Можно предполагать, что она находится в диапазонах ультрафиолетового или рентгеновского излучений. Поскольку гамма фотоны и рентгеновские фотоны с минимальной длиной волны излучаются не электронами, а протонами при синтезе ядер атомов, то у нас есть основания полагать, что совокупность гамма фотонов и рентгеновских фотонов с минимальной длиной волны не участвует в формировании температуры окружающей среды.
Если бы гамма фотоны участвовали в формировании температуры окружающей среды, то максимально возможная температура была бы равна
. (61)
Если в Природе существует такая температура, то она разрушает не только молекулы и атомы, но и ядра атомов.
Температурное равновесие Вселенной управляется законом равновесия температур (56). Он гласит: произведение температур и длин волн или радиусов фотонов, формирующих температуру в любых двух точках пространства, - величина постоянная и равная Вот его математическая модель
. (62)
А теперь посмотрим как в этой модели реализуется Второе начало термодинамики макромира. Согласно этому началу тепло не может перетекать самопроизвольно от холодного тела к нагретому. Поскольку тепло и температуру формирует наибольшая совокупность фотонов, имеющих одинаковые радиусы (рис. 10, а), то выравнивание температур в двух точках пространства () означает, что равные температуры формируют фотоны с равными радиусами (). Из этого следует такая запись математической модели закона формирования температур в этих точках
. (63)
Физически это означает, что одинаковую температуру в двух точках пространства формирует максимальная совокупность фотонов с равными радиусами, Это полностью согласуется со Вторым началом термодинамики макромира, исключающим повышение тепла в точке пространства за счёт теплых фотонов, самопроизвольно переходящих из другой точки с меньшей температурой. Например, если в точке 1 температура выше, чем в точке 2, то температура в точке 1 не может повыситься за счёт перетекания из точки 2 теплых фотонов, которые, конечно, имеются в её зоне (рис. 12), но их там меньшинство и они не формируют температуру в этой точке. Поскольку существует процесс рассеивания фотонов, то это формирует автоматическое стремление системы к минимуму температур, поэтому из точки 2, в точку 1 могут перейти только те фотоны, которых в её зоне большинство. Поскольку в точке 2 температура ниже, чем в точке 1, то из точки 2 в точку 1 могут самопроизвольно перейти только те фотоны, которые формируют её температуру, а она ниже, чем в точке 1, поэтому приход фотонов из точки 2 в точку 1 приведёт только к снижению температуры в зоне точки 1.
Надо также иметь в виду, что согласно эффекту Комптона, родившийся фотон может только увеличивать свою длину волны или радиус и таким образом уменьшать свою энергию. Обратный процесс не зафиксирован экспериментально. Это значит, что «Второе начало термодинамики» соответствует реальности [1].
Из изложенного следует, что фотоны являются не только единичными носителями тепловой энергии, но и носителями визуальной информации, которую мы воспринимаем с помощью зрения. Электронную информацию передают в пространстве также фотоны с помощью фотонных импульсов (рис. 10, b), которые генерируют волновой процесс её приёма и передачи (рис. 13). Поэтому есть основания назвать бывшую шкалу электромагнитных излучений (табл. 1) шкалой фотонных излучений (табл. 2).
Таблица 2. Параметры различных участков спектра фотонных излучений
|
Область спектра |
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 |
1017…1020 |
3•10-9…3•10-12 |
0,7•10-33…0,7•10-30 |
4•102…4•105 |
|
|
8. г-излучение |
1020…1024 |
3•10-12…3•10-18 |
0,7•10-30…0,7•10-24 |
4•105…1011 ... |
Подобные документы
Диапазон шкалы электромагнитных волн, особенности ее спектра (полоса частот). Скорость света, основные виды радиоволн. Излучение как поток квантов - фотонов, распространяющихся со скоростью света. Инфракрасное, световое и рентгеновское излучение.
презентация [635,5 K], добавлен 10.04.2014Поля и излучения низкой частоты. Влияние электромагнитного поля и излучения на живые организмы. Защита от электромагнитных полей и излучений. Поля и излучения высокой частоты. Опасность сотовых телефонов. Исследование излучения видеотерминалов.
реферат [11,9 K], добавлен 28.12.2005Понятие и свойства радиоактивных излучений, их ионизирующая и проникающая способности. Особенности взаимодействия излучений с живым организмом. Важность экологических проблем, связанных с защитой природы и человека от действия ионизирующих излучений.
методичка [210,8 K], добавлен 30.04.2014Физические основы дозиметрии ионизирующих излучений. Основные понятия и величины клинической дозиметрии. Формирование дозного поля в зависимости от вида и источника излучения. Профессиональные обязанности лучевого терапевта. Понятие поглощенной энергии.
презентация [63,4 K], добавлен 06.05.2013Физические эффекты, положенные в основу реализации измерительного оборудования. Разработка системы автоматизированного многочастотного контроля электромагнитных излучений для оценки опасности электромагнитной обстановки. Нормирование параметров ЭМИ.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 08.06.2013Понятие абсолютно черного тела. Максвелловская теория электромагнетизма. Релятивистский закон сохранения энергии – массы. Теория относительности А. Эйнштейна. Поглощательная способность тела. Закон теплового излучения Г. Кирхгофа, Стефана-Больцмана.
реферат [748,6 K], добавлен 30.05.2012Характеристика особенностей возникновения теплового излучения. Изучение законов теплового излучения черного тела Стефана - Больцмана и Вина. Развитие квантовой теории Эйнштейном. Связь между испускательной и поглощательной способностями черного тела.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 28.03.2013Природа и источники ионизирующего излучения, его физические свойства, воздействие на окружающую среду и гигиеническое нормирование. Наведенная радиоактивность, радиоактивный распад. Методы измерения ионизирующих излучений и измерительная техника.
курсовая работа [582,7 K], добавлен 28.01.2014Характеристика и свойства теплового, люминесцентного и электро- и катодолюминесцентного излучений. Метод исследования химического состава различных веществ по их линейчатым спектрам испускания или поглощения (спектральный анализ). Основные виды спектров.
презентация [10,4 M], добавлен 21.05.2014Внутренняя энергия нагретого тела. Источники теплового излучения. Суммарное излучение с поверхности тела. Интегральный лучистый поток. Коэффициент излучения абсолютно черного тела. Степень черноты полного нормального излучения для различных материалов.
реферат [14,7 K], добавлен 26.01.2012Влияние электромагнитного поля (ЭМП) на иммунную, гуморальную, половую и нервную систему. Механизм функциональных нарушений при воздействии ЭМП. Исследования о влиянии ЭМП на развитие эмбриона. Способы и методы защиты от электромагнитных излучений.
доклад [16,2 K], добавлен 03.12.2011Метрология ионизирующих излучений и точность дозиметрических методов. Дозы и их характеристики, эквивалент поглощения. Единицы измерений физических величин. Основные методы дозиметрии: биологические, физические, химические, ионизационные и люминисцентные.
презентация [313,6 K], добавлен 12.02.2015Энергетический спектр как распределение частиц ионизирующего излучения по энергии. Классификация и типы спектров излучений: дискретные (линейчатые) и непрерывные. Определение истинного энергетического спектра Ф(Е) по измеренному распределению импульсов.
лабораторная работа [47,0 K], добавлен 01.11.2015Источники и свойства инфракрасного, ультрафиолетового и рентгеновского излучений. Характеристики границ видимого излучения. Положительные и отрицательные воздействия ультрафиолетового излучения. Функции и применение рентгеновских лучей в медицине.
презентация [398,7 K], добавлен 03.03.2014Процессы взаимодействия излучения. Схема реализации зондового устройства. Метод просвечивания узким пучком y-излучения. Анализ ядерно-геофизических методов разведки, использование в них излучений естественных и искусственных радиоактивных элементов.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.12.2014Характеристики и законы теплового излучения. Спектральная плотность энергетической светимости. Модель абсолютно черного тела. Закон Кирхгофа, Стефана-Больцмана, смещения Вина. Тепловое излучение и люминесценция. Формула Рэлея-Джинса и теория Планка.
презентация [2,3 M], добавлен 14.03.2016Принятие Международной системы единиц Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году. Соотношение между единицами СИ и внесистемными единицами в области радиационной безопасности. Энергетическое и временное распределения ионизирующего излучения.
контрольная работа [46,1 K], добавлен 19.11.20101 квантово-механическая гипотеза Планка о квантованности излучения (поглощения) и вывод формулы для спектральной плотности энергетической светимости черного тела - теоретическое обоснование экспериментально наблюдавшихся законов излучения черного тела.
реферат [71,4 K], добавлен 08.01.2009Применение компьютерных моделей в процессе обучения. Роль виртуального эксперимента в преподавании физики. Свойства излучений, чувствительность фотоэлементов. Постоянная Планка, закон радиоактивного распада. Соотношение неопределенностей для фотонов.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 27.10.2013Моделирование параметрического рентгеновского излучения релятивистского электрона в геометрии рассеяния Лауэ. Исследование влияния асиметрии на угловую плотность дифрагированного переходного излучения. Спектрально-угловые характеристики излучений.
реферат [1,4 M], добавлен 22.06.2014
