О ДВИЖЕНИИ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ И ДИСПЕРСИОННОМ РАСПЛЫВАНИИ В ПРОЗРАЧНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧ...ITMO University
Получены выражения для скоростей движения центра тяжести и дисперсионного расплывания импульсов, содержащих на входе в волноведущую среду лишь одно полное колебание светового поля. Показано, что для таких предельно коротких по числу колебаний входных оптических импульсов эти скорости прямо пропорциональны дисперсионным характеристикам волновода и обратно пропорциональны квадрату исходной длительности импульса.
О ДВИЖЕНИИ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ И ДИСПЕРСИОННОМ РАСПЛЫВАНИИ В ПРОЗРАЧНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧ...ITMO University
Получены выражения для скоростей движения центра тяжести и дисперсионного расплывания импульсов, содержащих на входе в волноведущую среду лишь одно полное колебание светового поля. Показано, что для таких предельно коротких по числу колебаний входных оптических импульсов эти скорости прямо пропорциональны дисперсионным характеристикам волновода и обратно пропорциональны квадрату исходной длительности импульса.
ДИФРАКЦИЯ ОДНОПЕРИОДНЫХ ТЕРАГЕРЦОВЫХ ВОЛН С ГАУССОВЫМ ПОПЕРЕЧНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМITMO University
Получены аналитические выражения для пространственного распределения временных спектров терагерцовых волн из всего одного полного колебания на эмиттере электромагнитного поля в областях дифракций Френеля и Фраунгофера и для пространственно-временного распределения их поля в области дифракции Фраунгофера. Показано, что для терагерцовой волны с гауссовым поперечным распределением в дальней зоне дифракции происходят изменения не только пространственной, но и временной структуры излучения: из однопериодной в дальней зоне дифракции вблизи оси волна становится полуторапериодной, а ее спектр смещается в область высоких частот. Приведены оценки расстояний до характерных областей дифракции.
Femtotechnologies. step i atom hydrogen. alexander ilyanokAlexander Ilyanok
It is considered unpromising today to study huge interval between nucleus and atom external shell, so called femtoregion, spread from nanometers to femtometers. But without knowledge of atoms spatial structure and their fields it is impossible to construct molecules correctly, and to build nanoobjects further. Femtotechnologies have to lay down in a theoretical basis of nanotechnologies without which development of applied researches is impossible.
In work the femtoregion of the simplyest element, atom of hydrogen, is considered. It is shown that the electron in atom of hydrogen has the difficult spatial structure taking which into account allows to specify fundamental constants, such as a constant of thin structure, the speed of light, Bohr radius of an electron. It is shown that on the basis of these constants it is possible to construct the fundamental scales scaling both internal and external fields of atoms. It allows to formulate macroquantum laws that govern the Universe. It means that without research atoms femtoregion it is impossible to eliminate an abyss which arose between gravitation and electromagnetism. It is shown that our model removes a number of theoretical contradictions and is perfectly confirmed by the last astrophysical experiments.
1. На основе анализа оптических явлений было установлено, что те из них, которые связаны
с распространением света в какой-либо среде, можно объяснить только с помощью
волновой теории, а те, которые связаны с испусканием и поглощением света,
объяснялись только с помощью представления о квантовом составе светового излучения.
Всё это означало, что для объяснения оптических явлений необходима новая теория,
объединяющая волновые и корпускулярные свойства света. Эта новая теория получила
название квантовой теории света и в своём первоначальном виде была создана трудами
Планка, Эйнштейна, Бора и других учёных.
Связь между волновыми и корпускулярными свойствами света по этой теории выражается
формулой Планка для энергии фотона:
E h f ,
где E — энергия фотона, измеряется в джоулях или электрон-вольтах: 1 эВ = 1,6 10 19
Дж;
h — постоянная Планка, в СИ числовое значение h следующее: h 6,626 10 34 Дж∙с. В
электрон-вольт секундах h 4,136 10 15 эВ∙с ;
f — частота фотона, измеряется в герцах, сокращённо Гц.
Энергия фотона прямо пропорциональна частоте колебаний электромагнитного
излучения.
c
Так как c f , отсюда f . Если подставить это выражение в формулу Планка, то
энергию фотона можно выразить через длину волны:
c
Eh ,
где E — энергия фотона, измеряется в джоулях или электрон-вольтах: 1 эВ = 1,6 10 19
Дж;
h — постоянная Планка, равная h 6,626 10 34 Дж∙с; или h 4,136 10 15 эВ∙с ;
c — скорость света в вакууме, c = 3 108 м/с, измеряется в метрах в секунду, сокращённо
м/с;
— длина волны, измеряется в метрах, сокращённо м.
Энергия фотона обратно пропорциональна длине волны излучения в вакууме.
У фотона нет собственной массы, он не существует в состоянии покоя и при рождении
сразу имеет скорость c .
Чем больше частота f , тем больше энергия E фотона и тем отчётливее проявляются
корпускулярные свойства света. Из-за того что постоянная Планка мала, энергия фотонов
видимого излучения крайне незначительна. Так, фотоны, соответствующие зелёному
свету, имеют энергию 4 10 19 Дж.
Опыт показал, что, пока фотон существует, он движется со скоростью с (в вакууме) и ни
при каких условиях не может замедлить своё движение или остановиться. При встрече с
веществом он может быть поглощён частицей вещества. Тогда сам фотон исчезает, а его
энергия целиком переходит к поглотившей его частице. Фотон не имеет массы покоя. Эта
замечательная особенность фотонов отличает их от частиц вещества, например от
протонов или электронов.
Разработанная Планком теория теплового излучения превосходно согласовывалась с
экспериментом. После открытия Планка начала развиваться новая, самая современная и
глубокая физическая теория — квантовая теория. Развитие её не завершено и по сей день.
Пример решения задачи
2. Задача 1.
Чему равна энергия фотона красного света, имеющего в вакууме длину волны 0,72 мкм?
Дано:
= 0,72 мкм = 0,72 10 6 м
h = 6,626 10 34 Дж∙с
c = 3 108 м/с
E —?
Решение
Из формулы Планка для энергии фотона E h f энергию фотона можно выразить через
длину волны:
c
Eh .
3 108 м / с
Вычисления: E = 6,626 10 34 Дж с 6
=2,76 10 19 Дж.
0,72 10 м
Ответ: E = 2,76 10 19 Дж.