Властивості фотона
Електродинамічний розрахунок фотона
Спочатку коротко про властивості фотона.
Іноді помилково вважається, що електромагнітні кванти - Це завжди мікрочастинки (фотони), але це невірно, тому що їх довжина хвилі може бути будь-який. Наприклад, існують електромагнітні кванти з довжиною хвилі 21 см, властивості яких можна досліджувати за допомогою звичайних радіоантен, тобто спостерігати у них електричні та магнітні потоки індукції. Таким чином, експериментально підтверджено, що кванти електромагнітного потоку випромінювання, як і всі електромагнітні хвилі, мають польову структуру, тобто складаються з електричних і магнітних потоків і, відповідно, на них поширюються всі закони електродинаміки. Тому, як будь-які електромагнітні хвилі, фотони можна повністю розраховувати чисто на основі електродинаміки, використовуючи тільки електромагнітні постійні.
Електричні та магнітні потоки (поля) - це реальні фізичні об'єкти, що представляють одну з форм матерії. Електричний потік - це кількість електрики (кулон), магнітний потік - це кількість магнетизму (вебер). Фотон - це квант електромагнітного потоку випромінювання, тобто складається з кванта електричного потоку і кванта магнітного потоку. Дискретність енергії електромагнітних потоків випромінювання (квантів світла) - це наслідок дискретності енергії електричних і магнітних потоків. У електромагнітної хвилі енергія електричного потоку завжди дорівнює енергії магнітного потоку. Згідно з електродинаміки, що змінюється електричний потік утворює струм зміщення Iсм = dФe/dt, а змінюється магнітний потік створює ЕРС U = dФm/dt, тобто змінюється електромагнітний потік представляє струм зміщення Iсм = dФe/dt з ЕРС U = dФm/dt і потужністю UIсм = dФm В· dФe/(dt) 2.
Знаючи частоту зміни електричного потоку індукції (Частоту електромагнітного кванта), можна знайти струм електричного зміщення:
Iсм = 2ev,
де e - квант електричного потоку (квант кількості електрики) 1.602 В· 10-19 Кл, v - частота. Магнітна енергія електромагнітного кванта:
Wм = IсмФ0/2,
де Ф0 - квант магнітного потоку (квант кількості магнетизму) 2,068 В· 10-15 Вб. Згідно з електродинаміки, в поперечної електромагнітної хвилі електрична енергія завжди дорівнює магнітної Wе = Wм, тому повна енергія електромагнітного кванта дорівнює:
W = Wе + Wм = 2Wм = IсмФ0.
Коефіцієнт пропорційності h = 2eФ0 спрощує вираз:
W = IсмФ0 = 2eФ0v = hv.
Знаючи частоту зміни магнітного потоку індукції, можна знайти ЕРС:
U = 2Ф0v.
Це максимальний потенційний бар'єр, який може подолати, наприклад, електрон при поглинанні фотона. Про ЕРС фотонів можна судити з падіння напруги на світлодіодах. Наприклад, для світлодіодів з червоним спектром випромінювання 0.7 В· 10-6 м воно приблизно дорівнює 1.8 В.
Ефективна потужність електромагнітного обурення:
P = UIсм = 2Ф0v В· 2ev = 4eФ0v2.
