U ovom ?lanku, na osnovu koncepta fotona, otkriva se fizi?ka su?tina “fundamentalne konstante” Planckove konstante. Navedeni su argumenti koji pokazuju da je Planckova konstanta tipi?an parametar fotona, koji je funkcija njegove talasne du?ine.

Uvod. Kraj 19. - po?etak 20. stolje?a obilje?ila je kriza teorijske fizike zbog nemogu?nosti metoda klasi?ne fizike da potkrijepi niz problema, od kojih je jedan bio „ultraljubi?asta katastrofa“. Su?tina ovog problema bila je u tome da je prilikom uspostavljanja zakona raspodjele energije u spektru zra?enja apsolutno crnog tijela metodama klasi?ne fizike, spektralna gustina energije zra?enja morala neograni?eno rasti kako se valna du?ina zra?enja skra?uje. U stvari, ovaj problem je pokazao, ako ne unutra?nju nedosljednost klasi?ne fizike, onda, u svakom slu?aju, izuzetno o?tro odstupanje s elementarnim zapa?anjima i eksperimentom.

Studije svojstava zra?enja crnog tela, koje su se odvijale skoro ?etrdeset godina (1860-1900), kulminirale su hipotezom Maxa Plancka da energija bilo kog sistema E kada emituju ili apsorbuju frekvenciju elektromagnetnog zra?enja n (\displaystyle ~\nu ) mo?e se promijeniti samo umno?kom kvantne energije:

E g = hn (\displaystyle ~E=h\nu ) . (1)(\displaystyle ~h)

Faktor proporcionalnosti h u izrazu (1) u?ao u nauku pod imenom "Plankova konstanta", postav?i osnovna konstanta kvantna teorija .

Problem crnog tijela ponovo je razmotren 1905. godine kada su Rayleigh i Jeans s jedne strane, i Einstein s druge strane, nezavisno dokazali da klasi?na elektrodinamika ne mo?e opravdati posmatrani spektar zra?enja. To je dovelo do takozvane "ultraljubi?aste katastrofe", koju je tako ozna?io Ehrenfest 1911. Napori teoreti?ara (zajedno sa Einsteinovim radom o fotoelektri?nom efektu) doveli su do priznanja da Planckov postulat kvantizacije nivoa energije nije jednostavan matemati?ki formalizam, ali va?an element ideja o fizi?koj stvarnosti.

Daljnji razvoj Planckovih kvantnih ideja - potkrepljenje fotoelektri?nog efekta hipotezom svjetlosnih kvanta (A. Einstein, 1905), postulat u Bohrovoj teoriji atomske kvantizacije ugaonog momenta elektrona u atomu (N. Bohr, 1913). ), otkri?e de Broglieove relacije izme?u mase ?estice i talasa njene du?ine (L. De Broglie, 1921), a zatim stvaranje kvantne mehanike (1925 - 26) i uspostavljanje fundamentalnih odnosa nesigurnosti izme?u momenta i koordinata i izme?u energije i vremena (W. Heisenberg, 1927) dovelo je do uspostavljanja fundamentalnog statusa Planckove konstante u fizici.

Moderna kvantna fizika tako?er se pridr?ava ovog gledi?ta: „U budu?nosti ?e nam postati jasno da formula E / n \u003d h izra?ava temeljni princip kvantne fizike, odnosno odnos izme?u energije i frekvencije koji ima univerzalni karakter: E \u003d hn. Ova veza je potpuno tu?a klasi?noj fizici, a misti?na konstanta h je manifestacija misterija prirode koje u to vrijeme nisu bile shva?ene.

Istovremeno, postojao je alternativni pogled na Planckovu konstantu: „Ud?benici o kvantnoj mehanici ka?u da je klasi?na fizika fizika u kojoj h jednako nuli. Ali u stvari, Plankova konstanta h - ovo nije ni?ta drugo nego veli?ina koja zapravo definira koncept dobro poznat u klasi?noj fizici ?iroskopa. Obja?njenje za adepte koji prou?avaju fiziku h ? 0 je ?isto kvantni fenomen, koji nema analoga u klasi?noj fizici, bio je jedan od glavnih elemenata koji je imao za cilj ja?anje uvjerenja o neophodnosti kvantne mehanike.”

Stoga su stavovi teoretskih fizi?ara o Planckovoj konstanti bili podijeljeni. S jedne strane, tu je njegova ekskluzivnost i mistifikacija, a s druge strane poku?aj fizi?kog tuma?enja koje ne izlazi iz okvira klasi?ne fizike. Ova situacija postoji u fizici u sada?njem vremenu, i trajat ?e sve dok se ne uspostavi fizi?ka su?tina ove konstante.

Fizi?ka su?tina Planckove konstante. Planck je uspio izra?unati vrijednost h iz eksperimentalnih podataka o zra?enju crnog tijela: njegov rezultat je bio 6,55 10 -34 J s, s ta?no??u od 1,2% trenutno prihva?ene vrijednosti, me?utim, da bi se potkrijepila fizi?ka su?tina konstante h nije mogao. Otkrivanje fizi?ke su?tine bilo koje pojave nije karakteristi?no za kvantnu mehaniku: „Razlog krize u odre?enim oblastima nauke je op?ta nesposobnost moderne teorijske fizike da razume fizi?ku su?tinu fenomena, da otkrije unutra?nji mehanizam pojava. , strukturu materijalnih formacija i interakcijskih polja, kako bi se razumjeli uzro?no-posljedi?ne veze izme?u elemenata, pojava." Stoga, osim mitologije, nije mogla zamisliti ni?ta drugo po ovom pitanju. Uop?teno govore?i, ovi stavovi se odra?avaju u djelu: „Plankova konstanta h kao fizi?ka ?injenica zna?i postojanje najmanjeg, nesvodljivog i nesmanjivog kona?ne koli?ine djelovanja u prirodi. Kao komutator razli?it od nule za bilo koji par dinami?kih i kinemati?kih veli?ina koje formiraju dimenziju akcije svojim proizvodom, Plankova konstanta generi?e svojstvo nekomutativnosti za te veli?ine, ?to je zauzvrat primarni i neuklonjivi izvor neizbje?nog vjerovatnog opis fizi?ke stvarnosti u svim prostorima dinamike i kinematike. Otuda univerzalnost i univerzalnost kvantne fizike.”

Za razliku od ideja pristalica kvantne fizike o prirodi Planckove konstante, njihovi protivnici su bili pragmati?niji. Fizi?ko zna?enje njihovih ideja svodilo se na „izra?unavanje metodama klasi?ne mehanike vrijednosti glavnog ugaonog momenta elektrona P e (moment povezan s rotacijom elektrona oko vlastite ose) i dobivanje matemati?kog izraza za Planckovu konstantu " h »preko poznatih fundamentalnih konstanti.” Iz ?ega je fizi?ko lice dokazano: “ Plankova konstanta « h » je jednako veli?ina klasi?na glavni ugaoni moment elektrona (povezan sa rotacijom elektrona oko sopstvene ose), pomno?en sa 4 str. ”

Zabluda ovih gledi?ta le?i u pogre?nom razumijevanju prirode elementarnih ?estica i porijekla pojave Planckove konstante. Elektron je strukturni element atoma supstance, koji ima svoju funkcionalnu svrhu - formiranje fizi?ko-hemijskih svojstava atoma supstance. Stoga ne mo?e djelovati kao nosilac elektromagnetnog zra?enja, odnosno Plankova hipoteza o prijenosu energije kvanta na elektron nije primjenjiva.

Da bismo potkrijepili fizi?ku su?tinu Planckove konstante, razmotrimo ovaj problem u istorijskom aspektu. Iz navedenog proizilazi da je rje?enje problema “ultraljubi?aste katastrofe” bila Plankova hipoteza da se zra?enje potpuno crnog tijela javlja u dijelovima, odnosno energetskim kvantima. Mnogi fizi?ari tog vremena u po?etku su pretpostavljali da je kvantizacija energije rezultat nekog nepoznatog svojstva materije koja apsorbuje i emituje elektromagnetne talase. Me?utim, ve? 1905. godine, Ajn?tajn je razvio Plankovu ideju, pretpostavljaju?i da je kvantizacija energije svojstvo samog elektromagnetnog zra?enja. Na osnovu hipoteze o kvantima svjetlosti, objasnio je niz obrazaca fotoelektri?nog efekta, luminescencije i fotokemijskih reakcija.

Valjanost Ajn?tajnove hipoteze eksperimentalno je potvr?ena prou?avanjem fotoelektri?nog efekta R. Millikana (1914-1916) i prou?avanjem rasejanja X-zraka elektronima A. Comptona (1922-1923). Tako je postalo mogu?e posmatrati kvant svjetlosti kao elementarnu ?esticu, koja podlije?e istim kinemati?kim zakonima kao i ?estice materije.

Godine 1926. Luis je predlo?io termin "foton" za ovu ?esticu, koji je usvojila nau?na zajednica. Prema modernim konceptima, foton je elementarna ?estica, kvant elektromagnetnog zra?enja. Masa mirovanja fotona m g je nula (eksperimentalno ograni?enje m g<5 . 10 -60 г), и поэтому его скорость равна скорости света . Электрический заряд фотона также равен нулю .

Ako je foton kvant (nosa?) elektromagnetnog zra?enja, tada njegov elektri?ni naboj ne mo?e biti jednak nuli ni na koji na?in. Nedosljednost ove reprezentacije fotona postala je jedan od razloga za pogre?no razumijevanje fizi?ke su?tine Planckove konstante.

Nerazrje?ivo utemeljenje fizi?ke su?tine Planckove konstante u okviru postoje?ih fizi?kih teorija omogu?ava prevazila?enje eterodinami?kog koncepta koji je razvio V. A. Atsukovsky.

U eterodinami?kim modelima, elementarne ?estice se tuma?e kao zatvorene vrtlo?ne formacije(prstenovi), u ?ijim je zidovima eter zna?ajno zbijen, a elementarne ?estice, atomi i molekuli su strukture koje ujedinjuju takve vrtloge. Postojanje prstenastih i spiralnih kretanja odgovara prisutnosti mehani?kog momenta (spin) u ?esticama usmjerenim du? ose njihovog slobodnog kretanja.

Prema ovom konceptu, strukturno, foton je zatvoreni toroidni vrtlog sa prstenastim kretanjem torusa (kao to?kovi) i spiralnim kretanjem unutar njega. Izvor stvaranja fotona je par proton-elektron atoma materije. Kao rezultat ekscitacije, zbog simetrije svoje strukture, svaki par proton-elektron stvara dva fotona. Eksperimentalna potvrda ovoga je proces anihilacije elektrona i pozitrona.

Foton je jedina elementarna ?estica koju karakteri?u tri tipa kretanja: rotaciono kretanje oko sopstvene ose rotacije, pravolinijsko kretanje u datom pravcu i rotaciono kretanje odre?enog polupre?nika. R u odnosu na osu linearnog kretanja. Posljednje kretanje se tuma?i kao kretanje du? cikloide. Cikloida je periodi?na funkcija du? apscise, s ta?kom 2p R (\displaystyle 2\pi r)/…. Za foton, cikloidni period se tuma?i kao talasna du?ina l , ?to je argument svih ostalih parametara fotona.

S druge strane, talasna du?ina je tako?er jedan od parametara elektromagnetnog zra?enja: perturbacija (promjena stanja) elektromagnetnog polja koje se ?iri u prostoru. Za koje je talasna du?ina rastojanje izme?u dve ta?ke u prostoru koje su najbli?e jedna drugoj, u kojoj se oscilacije javljaju u istoj fazi.

Iz ?ega sledi zna?ajna razlika u konceptima talasne du?ine za foton i elektromagnetsko zra?enje uop?te.

Za foton, talasna du?ina i frekvencija su povezane relacijom

n = u g / l, (2)

gdje u g je brzina pravolinijskog kretanja fotona.

Foton je koncept koji se odnosi na familiju (skup) elementarnih ?estica ujedinjenih zajedni?kim znakovima postojanja. Svaki foton karakterizira svoj specifi?ni skup karakteristika, od kojih je jedna valna du?ina. Istovremeno, uzimaju?i u obzir me?uzavisnost ovih karakteristika jedne od drugih, u praksi je postalo zgodno predstaviti karakteristike (parametre) fotona kao funkcije jedne varijable. Talasna du?ina fotona odre?ena je kao nezavisna varijabla.

Poznata vrijednost u l = 299 792 458 ± 1,2 / definisano kao brzina svjetlosti. Ovu vrijednost su K. Ivenson i njegovi saradnici dobili 1972. godine koriste?i cezijumski frekvencijski standard CH 4 lasera, a koriste?i kriptonski standard frekvencije, njegovu talasnu du?inu (oko 3,39 mm). Dakle, formalno, brzina svjetlosti je definirana kao pravolinijska brzina fotona s talasnom du?inom l = 3,39 10 -6 m. Teoretski (\displaystyle 2\pi r)/… ustanovljeno je da je brzina (pravolinijskih) fotona promjenjiva i nelinearna, tj. u l = f( l). Eksperimentalna potvrda tome je rad vezan za istra?ivanje i razvoj laserskih frekvencijskih standarda (\displaystyle 2\pi r)/…. Iz rezultata ovih studija proizilazi da su svi fotoni za koje l < 3,39 10 -6 m se kre?e br?e od brzine svjetlosti. Grani?na brzina fotona (gama opseg) je druga brzina zvuka etra 3 10 8 m/s (\displaystyle 2\pi r)/….

Ova istra?ivanja nam omogu?avaju da izvu?emo jo? jedan zna?ajan zaklju?ak da promjena brzine fotona u podru?ju njihovog postojanja ne prelazi ? 0,1%. Tako relativno mala promjena brzine fotona u podru?ju njihovog postojanja omogu?ava nam da govorimo o brzini fotona kao kvazi-konstantnoj vrijednosti.

Foton je elementarna ?estica ?ija su neotu?iva svojstva masa i elektri?ni naboj. Erengaftovi eksperimenti su dokazali da elektri?ni naboj fotona (podelektrona) ima kontinuirani spektar, a iz Millikanovih eksperimenata proizilazi da je za rendgenski foton, sa talasnom du?inom od pribli?no 10 -9 m, elektri?ni naboj 0,80108831 C (\ stil prikaza 2\pi r )/….

Prema prvoj materijalizovanoj definiciji fizi?ke su?tine elektri?nog naboja: “ elementarni elektri?ni naboj je proporcionalan masi raspore?enoj po dijelu elementarnog vrtloga“ slijedi inverzna izjava da je masa raspore?ena po popre?nom presjeku vrtloga proporcionalna elektri?nom naboju. Na osnovu fizi?ke prirode elektri?nog naboja, slijedi da masa fotona tako?er ima kontinuirani spektar. Na osnovu strukturne sli?nosti elementarnih ?estica protona, elektrona i fotona, vrijednosti mase i polumjera protona (odnosno, m p = 1.672621637(83) 10 -27 kg, rstr = 0,8751 10 -15 m (\displaystyle 2\pi r)/…), kao i pod pretpostavkom da je gustina etra u ovim ?esticama jednaka, masa fotona se procjenjuje na 10 -40 kg, a njegova kru?na orbita radijus je 0,179o10 -16 m, radijus fotonskog tijela (spoljni radijus torusa) je vjerovatno u rasponu od 0,01 - 0,001 polumjera kru?ne orbite, tj. oko 10 -19 - 10 -20 m.

Na osnovu koncepta vi?estrukosti fotona i zavisnosti parametara fotona o talasnoj du?ini, kao i iz eksperimentalno potvr?enih ?injenica o kontinuitetu spektra elektri?nog naboja i mase, mo?emo pretpostaviti da e l , m l = f ( l ) , koji imaju karakter kvazi-konstante.

Na osnovu prethodno navedenog, mo?emo re?i da izraz (1) koji uspostavlja odnos energije bilo kog sistema tokom emisije ili apsorpcije elektromagnetnog zra?enja sa frekvencijom n (\displaystyle ~\nu ) nije ni?ta drugo do odnos izme?u energije fotona koje tijelo emituje ili apsorbira i frekvencije (valne du?ine) ovih fotona. A Plankova konstanta je koeficijent korelacije. Takav prikaz odnosa izme?u energije fotona i njegove frekvencije uklanja iz Planckove konstante zna?aj njene univerzalnosti i fundamentalnosti. U tom kontekstu, Planckova konstanta postaje jedan od parametara fotona, ovisno o talasnoj du?ini fotona.

Za potpun i dovoljan dokaz ove tvrdnje, razmotrimo energetski aspekt fotona. Iz eksperimentalnih podataka je poznato da foton karakterizira energetski spektar koji ima nelinearnu ovisnost: za infracrvene fotone E l = 0,62 eV za l = 2 10 -6 m, rendgenski snimak E l = 124 eV for l = 10 -8 m, gama E l = 124000 eV for l = 10 -11 m. Iz prirode kretanja fotona proizlazi da se ukupna energija fotona sastoji od kineti?ke energije rotacije oko vlastite ose, kineti?ke energije rotacije du? kru?ne putanje (cikloida) i energije pravolinijskog kretanje:

E l = E 0 l + E 1 l+E 2 l , (3)

gdje je E 0 l = m l r 2 g l o 2 g l kineti?ka energija rotacije oko vlastite ose,

E 1 l = m l u l 2 je energija pravolinijskog kretanja, E 2 l = m l R 2 l o 2 l je kineti?ka energija rotacije du? kru?ne putanje, gdje je r g l polupre?nik tijela fotona , R g l je polupre?nik kru?ne putanje , o g l je prirodna frekvencija rotacije fotona oko ose, o l = n je kru?na frekvencija rotacije fotona, m l je masa fotona.

Kineti?ka energija fotona u kru?noj orbiti

E 2 l = m l r 2 l o 2 l = m l r 2 l (2p u l / l) 2 = m l u l 2 o (2p r l / l) 2 = E 1 l o (2p r l /l) 2 .

E 2 l = E 1 l o (2p r l / l) 2 . (?etiri)

Izraz (4) pokazuje da je kineti?ka energija rotacije du? kru?ne putanje dio energije pravolinijskog kretanja, koja ovisi o polumjeru kru?ne putanje i talasnoj du?ini fotona.

(2p r l / l) 2 . (5)

Procijenimo ovu vrijednost. Za infracrvene fotone

(2p r l / l) 2 = (2p 10 -19 m / 2 10 -6 m) 2 = p 10 -13.

Za fotone gama opsega

(2p r l / l) 2 = (2p 10 -19 m / 2 10 -11 m) 2 = p 10 -8.

Dakle, u cijelom podru?ju postojanja fotona, njegova kineti?ka energija rotacije du? kru?ne putanje je mnogo manja od energije pravolinijskog kretanja i mo?e se zanemariti.

Procijenimo energiju pravolinijskog kretanja.

E 1 l = m l u l 2 = 10 -40 kg (3 10 8 m / s) 2 = 0,9 10 -23 kg m 2 / s 2 = 5,61 10 -5 eV.

Energija pravolinijskog kretanja fotona u energetskom bilansu (3) je mnogo manja od ukupne energije fotona, na primjer, u infracrvenom podru?ju (5,61 10 -5 eV< 0,62 эВ), что указывает на то, что полная энергия фотона фактически определяется собственной кинетической энергией вращения вокруг оси фотона.

Dakle, s obzirom na male energije pravolinijskog kretanja i kretanja du? kru?ne putanje, mo?emo re?i da energetski spektar fotona sastoji se od spektra njegovih vlastitih kineti?kih energija rotacije oko ose fotona.

Stoga se izraz (1) mo?e predstaviti kao

E 0 l = hn ,

tj. (\displaystyle ~E=h\nu )

m l r 2 g l o 2 g l = h n . (6)

h = m l r 2 g l o 2 g l / n = m l r 2 g l o 2 g l / o l . (7)

Izraz (7) se mo?e predstaviti u sljede?em obliku

h = m l r 2 g l o 2 g l / o l = (m l r 2 g l) o 2 g l / o l = k l (l) o 2 g l / o l .

h = k l (l) o 2 g l / o l . (osam)

Gdje je k l (l) = m l r 2 g l neka kvazikonstanta.

Procijenimo vrijednosti prirodnih frekvencija rotacije fotona oko ose: na primjer,

za l = 2 10 -6 m (infracrveni opseg)

o 2 g i = E 0i / m i r 2 g i \u003d 0,62 1,602 10 -19 J / (10 -40 kg 10 -38 m 2) = 0,99 1059 s -2,

o g i = 3,14 10 29 o/min.

za l = 10 -11 m (gama)

o g i = 1,4 10 32 o/min.

Procijenimo omjer o 2 g l / o l za infracrvene i gama fotone. Nakon zamjene gore navedenih podataka dobijamo:

za l = 2 10 -6 m (infracrveni opseg) - o 2 g l / o l = 6,607 10 44,

za l = 10 -11 m (gama raspon) - o 2 g l / o l \u003d 6,653 10 44.

Odnosno, izraz (8) pokazuje da je omjer kvadrata frekvencije vlastite rotacije fotona i rotacije du? kru?ne putanje kvazi-konstantna vrijednost za cijelo podru?je postojanja fotona. U ovom slu?aju, vrijednost frekvencije vlastite rotacije fotona u podru?ju postojanja fotona mijenja se za tri reda veli?ine. Iz ?ega slijedi da Planckova konstanta ima karakter kvazikonstante.

Izraz (6) transformiramo na sljede?i na?in

m l r 2 g l o g l o g l = h o l .

M =h o l / o g l , (9)

gdje je M = m l r 2 g l o g l intrinzi?ni ?iroskopski moment fotona.

Iz izraza (9) slijedi fizi?ka su?tina Planckove konstante: Planckova konstanta je koeficijent proporcionalnosti koji uspostavlja odnos izme?u intrinzi?nog ?iroskopskog momenta fotona i omjera rotacijskih frekvencija (du? kru?ne putanje i vlastite), koji ima karakter kvazikonstante u ?itavoj oblasti postojanja fotona.

Izraz (7) transformiramo na sljede?i na?in

h = m l r 2 g l o 2 g l / o l = m l r 2 g l m l r 2 g l R 2 l o 2 g l / (m l r 2 g l R 2 l o l)

= (m l r 2 g l o g l) 2 R 2 l / (m l R 2 l o l r 2 g l) =M 2 g l R 2 l / M l r 2 g l ,

h = (M 2 g l / M l) (R 2 l / r 2 g l),

h ( r 2 g l /R 2 l), = (M 2 g l / M l) (10)

Izraz (10) tako?er pokazuje da je omjer kvadrata intrinzi?nog ?iroskopskog momenta fotona i ?iroskopskog momenta kretanja du? kru?ne putanje (cikloida) kvazi-konstantna vrijednost u cijelom podru?ju postojanja fotona i iznosi odre?eno izrazom h ( r 2 g l /R 2 l).

Lab br.

PROU?AVANJE REGULARNOSTI U SPEKTRI I ODRE?IVANJE PLANKOVE KONSTANTE

Cilj: eksperimentalno odre?ivanje Planckove konstante kori?tenjem spektra emisije i apsorpcije.

Instrumenti i pribor: spektroskop, ?arulja sa ?arnom niti, ?ivina lampa, kiveta sa vr?nim kromom.

TEORIJSKI UVOD

Atom je najmanja ?estica hemijskog elementa koja odre?uje njegova osnovna svojstva. Eksperimenti E. Rutherforda potkrepili su planetarni model atoma. U sredi?tu atoma nalazi se pozitivno nabijeno jezgro sa nabojem Z?e (Z je broj protona u jezgru, tj. serijski broj hemijskog elementa periodnog sistema Mendeljejeva; e je naboj protona, koji je jednak naboju elektrona). Elektroni se kre?u oko jezgra u elektri?nom polju jezgra.

Stabilnost takvog sistema atoma potkrijepljena je Borovim postulatima.

Borov prvi postulat(postulat stacionarnog stanja): u stabilnom stanju atoma, elektroni se kre?u odre?enim stacionarnim orbitama bez zra?enja elektromagnetne energije; stacionarne orbite elektrona odre?ene su pravilom kvantizacije:

. (2)

Elektron koji se kre?e u orbiti oko jezgra je podlo?an Coulombovoj sili:

. (3)

Za atom vodonika Z=1. Onda

. (4)

Zajedni?kim rje?avanjem jednad?bi (2) i (4) mo?emo odrediti:

a) polupre?nik orbite

; (5)

b) brzina elektrona

; (6)

c) energija elektrona

. (7)

Energetski nivo je energija koju posjeduje elektron atoma u odre?enom stacionarnom stanju.

Atom vodonika ima jedan elektron. Stanje atoma sa n=1 se naziva osnovno stanje. Energija osnovnog stanja

U osnovnom stanju, atom mo?e apsorbirati samo energiju.

U kvantnim prijelazima, atomi (molekuli) ska?u iz jednog stacionarnog stanja u drugo, odnosno s jednog energetskog nivoa na drugi. Promjena stanja atoma (molekula) povezana je s energetskim prijelazima elektrona iz jedne stacionarne orbite u drugu. U tom slu?aju se emituju ili apsorbuju elektromagnetski talasi razli?itih frekvencija.

Bohrov drugi postulat(pravilo frekvencije): kada se elektron kre?e s jedne stacionarne orbite na drugu, jedan foton s energijom se emituje ili apsorbira

, (8)

jednaka razlici energije odgovaraju?ih stacionarnih stanja ( i su, respektivno, energije stacionarnih stanja atoma prije i poslije zra?enja ili apsorpcije).

Energija se emituje ili apsorbuje u odvojenim porcijama - kvantima (fotonima), a energija svakog kvanta (fotona) je povezana sa frekvencijom n emitovanih talasa omjerom

, (9)

gdje h je Plankova konstanta. Plankova konstanta je jedna od najva?nijih konstanti atomske fizike, numeri?ki jednaka energiji jednog kvanta zra?enja na frekvenciji zra?enja od 1 Hz.

Uzimaju?i ovo u obzir, jedna?ina (8) se mo?e napisati kao

. (10)

Ukupnost elektromagnetnih talasa svih frekvencija koje dati atom (molekula) emituje i apsorbuje je emisioni ili apsorpcijski spektar date supstance. Po?to atom svake supstance ima svoju unutra?nju strukturu, svaki atom ima individualni spektar koji je svojstven samo njemu. Ovo je osnova spektralne analize koju su 1859. otkrili Kirchhoff i Bunsen.

Karakterizacija emisionih spektra

Spektralni sastav zra?enja tvari je vrlo raznolik. Ali uprkos tome, svi spektri se mogu podijeliti u tri tipa.

Kontinuirani spektri. Sve talasne du?ine su predstavljene u kontinuiranom spektru. U takvom spektru nema praznina, sastoji se od dijelova razli?itih boja, koji prelaze jedan u drugi.

Kontinuirani (ili kontinuirani) spektri daju tijela koja su u ?vrstom ili teku?em stanju (sijalica sa ?arnom niti, rastopljeni ?elik, itd.), kao i visoko komprimirane plinove. Da biste dobili kontinuirani spektar, potrebno je zagrijati tijelo na visoku temperaturu.

Kontinuirani spektar tako?er proizvodi visokotemperaturna plazma. Elektromagnetne talase emituje plazma uglavnom kada se elektroni sudare sa jonima.

Linijski spektri. Linijski emisioni spektri sastoje se od pojedina?nih spektralnih linija razdvojenih tamnim prazninama.

Linijski spektri daju sve supstance u gasovitom atomskom stanju. U ovom slu?aju, svjetlost emitiraju atomi koji prakti?ki ne stupaju u interakciju jedni s drugima. Prisustvo linijskog spektra zna?i da supstanca emituje svetlost samo sasvim odre?enih talasnih du?ina (ta?nije, u odre?enim vrlo uskim spektralnim intervalima).

Prugasti spektri. Prugasti emisioni spektri se sastoje od pojedina?nih grupa linija koje su tako blisko raspore?ene da se spajaju u trake. Dakle, prugasti spektar se sastoji od pojedina?nih traka razdvojenih tamnim prazninama.

Za razliku od linijskih spektra, prugaste spektre ne stvaraju atomi, ve? molekuli koji nisu povezani ili slabo povezani jedni s drugima.

Za promatranje atomskog i molekularnog spektra koristi se sjaj para tvari u plamenu ili sjaj plinskog pra?njenja u cijevi ispunjenoj plinom koji se prou?ava.

Karakterizacija apsorpcionih spektra.

Spektar apsorpcije se mo?e uo?iti ako se na putu zra?enja koje dolazi iz izvora koji daje kontinuirani emisioni spektar stavi supstanca koja apsorbira odre?ene zrake razli?itih valnih du?ina.

U tom slu?aju, tamne linije ili trake ?e biti vidljive u vidnom polju spektroskopa u onim dijelovima kontinuiranog spektra koji odgovaraju apsorpciji. Priroda apsorpcije odre?ena je prirodom i strukturom apsorbiraju?e tvari. Gas apsorbuje svetlost ta?no one talasne du?ine koju emituje kada je veoma vru?. Slika 1 prikazuje spektre emisije i apsorpcije vodonika.

Spektri apsorpcije, kao i emisioni spektri, dijele se na kontinuirane, linijske i prugaste.

Continuous Spectra apsorpcije se primje?uju kada ih supstanca apsorbira u kondenziranom stanju.

Linija Spectra apsorpcije se opa?aju kada se apsorbiraju?a supstanca u gasovitom stanju (atomski gas) stavi izme?u izvora kontinuiranog spektra zra?enja i spektroskopa.

prugasta- kada se apsorbiraju tvarima koje se sastoje od molekula (rastvora).

TEMELJANJE METODE ISTRA?IVANJA

Da bi se dobio prugasti apsorpcioni spektar, vodeni rastvor hroma, tj. dikromijum kalijuma (
).

Prema kvantnoj teoriji, atomi, joni i molekuli ne samo da emituju energiju u kvantima, ve? i apsorbuju energiju u kvantima. Energija kvanta zra?enja i apsorpcije za odre?enu supstancu (na odre?enoj frekvenciji ) je isti. Pod dejstvom svetlosti dolazi do hemijske razgradnje molekula koju mo?e izazvati samo kvant svetlosti sa energijom
, dovoljno (ili ve?e) za razlaganje.

Razmotrimo vodeni rastvor kalijum dihromata
. U vodi se njeni molekuli disociraju na ione na sljede?i na?in:

Tokom reakcije, joni se pojavljuju u rastvoru.
. Ako se ova otopina osvijetli bijelom (akromatskom) svjetlo??u, tada ?e se pod djelovanjem svjetlosnih kvanta apsorbiranih vrhom hroma ioni raspasti
. U ovom slu?aju, svaki ion ?e "zarobiti" ("apsorbirati") jedan kvant zra?enja zra?enja energijom
. Kao rezultat toga, spektar ?e imati apsorpcionu traku, ?iji po?etak odgovara frekvenciji . Reakcija raspadanja se pi?e na sljede?i na?in:

.

Energija ove reakcije za jedan kilomol hromnog vrha poznata je iz eksperimenata ( E\u003d 2,228 10 8 J / kmol).

Prema Avogadrovom zakonu, svaki kilomol supstance sadr?i isti broj atoma, jednak Avogadrovom broju N A\u003d 6,02 10 26 kmol -1, dakle, za raspad jednog jona potrebna je energija

. (11)

Prema tome, energija apsorbovanog svetlosnog kvanta mora biti ve?a ili jednaka energiji potrebnoj za cepanje jednog jona
, to je
. Uz pomo? jednakosti

(12)

odrediti najni?u frekvenciju kvanta koji dijeli ion:

, (13)

gdje - najni?a frekvencija u spektralnom apsorpcionom pojasu (ivica trake na strani crvenog svjetla).

Kori?tenje odnosa izme?u frekvencije i talasnu du?inu , izraz (13) se zapisuje na sljede?i na?in:

, (14)

gdje je s brzina svjetlosti u vakuumu (s=3·10 8 m/s).

Iz jednakosti (14) odrediti Planckovu konstantu

. (15)

EKSPERIMENTALNE STUDIJE

Odre?ivanje talasne du?ine Ekstremna linija (desno) u apsorpcionom pojasu kada se posmatra spektar vrha hroma izvodi se u slede?em nizu:

Kalibrirajte spektroskop koriste?i emisioni spektar, a zatim sastavite i popunite Tabelu 1 da biste konstruisali kalibracionu krivu.

Tabela 1

Kalibracija spektroskopa

Spektroskop se kalibri?e u slede?em redosledu:

Ispred proreza spektroskopa postavljen je izvor svjetlosti ?iji je spektar linijski (?iva lampa, helijumska cijev, itd.) ili kontinuiran (sijalica sa ?arnom niti). Koriste?i tabelu 1, zabilje?ite koji broj n podjele spektroskopa odgovaraju odre?enoj liniji (ovo se radi za sve vidljive linije), odnosno dobiju se vrijednosti svake linije n i nacrtajte ih du? x-ose. Istovremeno, prema tabeli, uzimaju vrijednosti valnih du?ina za svaku liniju i ozna?avaju ih du? y-ose . Ta?ke dobivene na sjeci?tu odgovaraju?ih apscisa i ordinata povezane su glatkom krivom;

Na velikom listu milimetarskog papira, du? y-ose, ucrtane su vrijednosti valnih du?ina u opsegu vidljivog dijela kontinuiranog ili linijskog spektra (400-750 nm), posmatraju?i skalu, a du? apscise - vrijednosti n ukupan broj podjela bubnja spektrometra koji pokriva cijeli raspon kontinuiranih ili linijskih spektra (400-750 nm), uzimaju?i u obzir da jedan okret bubnja (mikrometarski vijak) odgovara n\u003d 50, odnosno pedeset divizija.

3. Instalirajte kivetu sa vrhom hroma ispred proreza spektroskopa (spektrometra) i usmjerite vertikalnu nit ovog spektrometra na rub apsorpcione trake (tamna traka). U ovom polo?aju, broj podjele je fiksiran na spektrometru i pomo?u kalibracijske krive se odre?uje valna du?ina koja odgovara rubu apsorpcionog pojasa. Eksperiment se izvodi ?etiri do pet puta kako bi se dobila prosje?na vrijednost Planckove konstante
, kao i za izra?unavanje mjernih gre?aka.

4. Izra?unajte po formuli (15) Planckovu konstantu za svako mjerenje.

5. Odredite apsolutnu gre?ku svakog mjerenja, prosje?nu vrijednost apsolutne gre?ke i relativnu gre?ku:

; (16)

; (17)

. (18)

6. Zapi?ite rezultate mjerenja i prora?una u tabelu 2.

7. Zabilje?ite rezultat mjerenja u obliku:

8. Provjerite pripada li tabelarna vrijednost Planckove konstante dobijenom intervalu (19).

tabela 2

test pitanja

Opi?ite planetarni model atoma.

Dr?avni Borov prvi postulat. Koje je pravilo za kvantiziranje orbite elektrona?

Koje vrijednosti mogu uzeti radijus orbite, brzinu i energiju elektrona u atomu?

?ta je nivo energije?

Drugi Borov postulat.

Kolika je energija fotona?

Koje je fizi?ko zna?enje Planckove konstante? ?emu je to jednako?

Opi?ite emisione spektre. Na koje se tipove dijele? ?ta je potrebno za posmatranje spektra emisije?

Karakterizirajte apsorpcione spektre. Na koje se tipove dijele? ?ta je potrebno za posmatranje spektra apsorpcije?

Opisati princip rada i ure?aj spektroskopa.

?ta je kalibracija spektroskopa? Koji su spektri kori?teni za kalibraciju? Kako pomo?u kalibracione krivulje spektroskopa odrediti valnu du?inu koja odgovara rubu apsorpcionog pojasa?

Opi?ite redoslijed rada.

REFERENCE

Agapov B.T., Maksyutin G.V., Ostroverkhov P.I. Laboratorijska radionica iz fizike. - M.: Vi?a ?kola, 1982.

Korsunsky M.I. Optika, atomska struktura, atomsko jezgro. – M.: Fizmatgiz, 1962.

Fizi?ka radionica / Ed. I.V. Iveronova. – M.: Fizmatgiz, 1962.

konstantna traka, kojoj je konstantna traka jednaka
Constant Planck(kvant djelovanja) - glavna konstanta kvantne teorije, koeficijent koji povezuje koli?inu energije kvanta elektromagnetnog zra?enja sa njegovom frekvencijom, kao i op?enito koli?inu kvanta energije bilo kojeg linearnog oscilatornog fizi?kog sistema sa njegovom frekvencija. Povezuje energiju i zamah sa frekvencijom i prostornom frekvencijom, akcije sa fazom. To je kvant ugaonog momenta. Prvi put spominje Planck u svom radu o toplotnom zra?enju, pa je stoga i dobio ime po njemu. Uobi?ajena oznaka je latinica. J s erg s. eV s.

?esto kori?tena vrijednost:

J s, erg s, eV s,

nazvana redukovana (ponekad racionalizovana ili redukovana) Plankova konstanta ili Diracova konstanta. Upotreba ove notacije pojednostavljuje mnoge formule kvantne mehanike, budu?i da tradicionalna Plankova konstanta ulazi u ove formule u obliku podijeljenom konstantom.

Na 24. Generalnoj konferenciji o utezima i mjerama od 17. do 21. oktobra 2011. godine jednoglasno je usvojena rezolucija u kojoj je, posebno, predlo?eno da se u budu?oj reviziji Me?unarodnog sistema jedinica (SI) redefini?u jedinice SI. na takav na?in da je Plankova konstanta bila ta?no jednaka 6,62606X·10-34 J·s, pri ?emu X zamjenjuje jednu ili vi?e zna?ajnih cifara koje ?e se odrediti u budu?nosti na osnovu najboljih preporuka CODATA. U istoj rezoluciji predlo?eno je da se na isti na?in odrede to?ne vrijednosti Avogadrove konstante, elementarnog naboja i Boltzmannove konstante.

• 1 Fizi?ko zna?enje
• 2 Istorija otkri?a
  • 2.1 Plankova formula za toplotno zra?enje
  • 2.2 Fotoelektri?ni efekat
  • 2.3 Comptonov efekat
• 3 Metode mjerenja
  • 3.1 Kori?tenje zakona fotoelektri?nog efekta
  • 3.2 Analiza spektra ko?nog zra?enja
• 4 Napomene
• 5 Literatura
• 6 Linkovi

fizi?ko zna?enje

U kvantnoj mehanici, impuls ima fizi?ko zna?enje talasnog vektora, energija - frekvencije, a akcija - talasne faze, me?utim, tradicionalno (istorijski) mehani?ke veli?ine se mere u drugim jedinicama (kg m/s, J, J s) od odgovaraju?i talas (m -1, s -1, bezdimenzionalne fazne jedinice). Plankova konstanta igra ulogu faktora konverzije (uvek isti) koji povezuje ova dva sistema jedinica - kvantni i tradicionalni:

(zamah) (energija) (akcija)

Da je sistem fizi?kih jedinica formiran nakon pojave kvantne mehanike i prilago?en da pojednostavi osnovne teorijske formule, Planckova konstanta bi se vjerovatno jednostavno u?inila jednakom jedinici ili, u svakom slu?aju, okruglom broju. U teorijskoj fizici, c sistem jedinica se ?esto koristi za pojednostavljenje formula, u kojima

Planckova konstanta ima i jednostavnu evaluativnu ulogu u razgrani?avanju podru?ja primjenjivosti klasi?ne i kvantne fizike: u pore?enju sa veli?inom djelovanja ili vrijednostima ugaonog momenta karakteristi?nim za sistem koji se razmatra, ili produktima karakteristi?nog momenta od strane karakteristi?na veli?ina, ili karakteristi?na energija po karakteristi?nom vremenu, pokazuje koliko je klasi?na mehanika primjenjiva na dati fizi?ki sistem. Naime, ako je djelovanje sistema, i njegov ugaoni moment, onda je at ili pona?anje sistema s dobrom precizno??u opisano klasi?nom mehanikom. Ove procjene su prili?no direktno povezane sa Heisenbergovim vezama nesigurnosti.

Istorija otkri?a

Plankova formula za toplotno zra?enje

Planckova formula je izraz za spektralnu gusto?u snage zra?enja crnog tijela, koju je dobio Max Planck za ravnote?nu gustinu zra?enja. Planckova formula je dobijena nakon ?to je postalo jasno da Rayleigh-Jeansova formula na zadovoljavaju?i na?in opisuje zra?enje samo u podru?ju dugih talasa. Godine 1900. Planck je predlo?io formulu sa konstantom (kasnije nazvanu Planckova konstanta), koja se dobro slagala s eksperimentalnim podacima. Istovremeno, Planck je vjerovao da je ova formula samo uspje?an matemati?ki trik, ali da nema fizi?ko zna?enje. Odnosno, Planck nije pretpostavio da se elektromagnetno zra?enje emituje u obliku odvojenih dijelova energije (kvanta), ?ija je veli?ina povezana s frekvencijom zra?enja izrazom:

Faktor proporcionalnosti je naknadno pozvan Plankova konstanta, = 1,054 10-34 J s.

fotoelektri?ni efekat

Fotoelektri?ni efekat je emisija elektrona od strane supstance pod uticajem svetlosti (i, uop?teno govore?i, bilo kojeg elektromagnetnog zra?enja). kondenzovane supstance (?vrste i te?ne) emituju spolja?nji i unutra?nji fotoelektri?ni efekat.

Fotoelektri?ni efekat je 1905. godine objasnio Albert Ajn?tajn (za ?ta je dobio Nobelovu nagradu 1921. zahvaljuju?i nominaciji ?vedskog fizi?ara Oseena) na osnovu Plankove hipoteze o kvantnoj prirodi svetlosti. Ajn?tajnov rad je sadr?ao va?nu novu hipotezu – ako je Planck sugerisao da se svetlost emituje samo u kvantizovanim delovima, onda je Ajn?tajn ve? verovao da svetlost postoji samo u obliku kvantizovanih delova. Iz zakona odr?anja energije, kada je svjetlost predstavljena u obliku ?estica (fotona), slijedi Ajn?tajnova formula za fotoelektri?ni efekat:

gdje - tzv. radna funkcija (minimalna energija potrebna za uklanjanje elektrona iz supstance), je kineti?ka energija emitovanog elektrona, frekvencija upadnog fotona sa energijom, Planckova konstanta. Iz ove formule slijedi postojanje crvene granice fotoelektri?nog efekta, odnosno postojanje najni?e frekvencije, ispod koje energija fotona vi?e nije dovoljna da „izbije“ elektron iz tijela. Su?tina formule je da se energija fotona tro?i na ionizaciju atoma tvari, odnosno na rad potreban da se "izvu?e" elektron, a ostatak se pretvara u kineti?ku energiju elektron.

Comptonov efekat

Metode mjerenja

Koriste?i zakone fotoelektri?nog efekta

Kod ove metode mjerenja Planckove konstante koristi se Ajn?tajnov zakon za fotoelektri?ni efekat:

gdje je maksimalna kineti?ka energija fotoelektrona emitiranih iz katode,

Frekvencija upadne svjetlosti, - tzv. radna funkcija elektrona.

Mjerenje se vr?i na sljede?i na?in. Prvo se katoda foto?elije ozra?uje monokromatskom svjetlo??u sa frekvencijom, dok se na foto?eliju primjenjuje napon blokiranja, tako da struja kroz foto?eliju prestaje. U ovom slu?aju se odvija sljede?a relacija koja direktno slijedi iz Einsteinovog zakona:

gdje je naelektrisanje elektrona.

Zatim se ista foto?elija ozra?i monohromatskom svetlo??u sa frekvencijom i na isti na?in se zaklju?ava naponom

Oduzimanjem drugog izraza po ?lan od prvog, dobijamo

odakle sledi

Analiza spektra ko?nog zra?enja

Ova metoda se smatra najpreciznijom od postoje?ih. Koristi se ?injenica da frekvencijski spektar rendgenskih zraka ko?nog zra?enja ima o?tru gornju granicu, nazvanu ljubi?asta granica. Njegovo postojanje proizilazi iz kvantnih svojstava elektromagnetnog zra?enja i zakona odr?anja energije. stvarno,

gdje je brzina svjetlosti,

Talasna du?ina rendgenskog zraka, - naboj elektrona, - ubrzavaju?i napon izme?u elektroda rendgenske cijevi.

Tada je Plankova konstanta

Bilje?ke

1. 1 2 3 4 Fundamentalne fizi?ke konstante - potpuna lista
2. O mogu?oj budu?oj reviziji me?unarodnog sistema jedinica, SI. Rezolucija 1 24. sastanka CGPM (2011).
3. Dogovor da se kilogram i prijatelji ve?u za osnove - fizika-matematika - 25. oktobar 2011. - Novi nau?nik

Knji?evnost

• John D. Barrow. Konstante prirode; Od alfe do omega - brojevi koji kodiraju najdublje tajne svemira. - Pantheon Books, 2002. - ISBN 0-37-542221-8.
• Steiner R. Povijest i napredak u preciznim mjerenjima Planckove konstante // Reports on Progress in Physics. - 2013. - Vol. 76. - P. 016101.

Linkovi

• Yu. K. Zemtsov, Predavanja iz atomske fizike, dimenziona analiza
• Istorija usavr?avanja Planckove konstante
• NIST Referenca o konstantama, jedinicama i nesigurnosti

konstantna traka, kojoj je konstantna traka jednaka

Planckove stalne informacije o

rev. od 19.11.2011. - (dodata animacija)

Treba podsjetiti da u modelu Roda Johnsona "Logical Physics" vidimo sljede?e:

Ne postoje "?vrste ?estice", postoje samo grupe energije.
svaka kvantna dimenzija mo?e se geometrijski objasniti kao oblik strukturiranih energetskih polja koja se ukr?taju.
atomi su suprotno rotiraju?i oblici energije u obliku Platonovih ?vrstih tijela, odnosno suprotno rotiraju?i oktaedar i tetraedar. ?tavi?e, svaki vibracioni/pulsiraju?i oblik odgovara odre?enoj osnovnoj gustini etra.
u cijelom Univerzumu, svi nivoi gustine ili mjerenja su strukturirani iz dva primarna nivoa etra, koji neprekidno me?usobno djeluju.

Prema D?onsonovom modelu, postoji , koji se neprekidno ukr?ta sa na?om realno??u u svakom atomu, na najsitnijem nivou. Svaki atom ima jednu geometriju u na?oj stvarnosti i suprotnu, obrnutu geometriju u paralelnoj stvarnosti. Dvije geometrije rotiraju u suprotnim smjerovima jedna unutar druge. Svaka faza ovog procesa vas vodi kroz .

Me?utim, budu?i da tradicionalni nau?nici jo? uvijek nisu vizualizirali platonska tijela ugnije??ena jedno u drugo, dijele?i zajedni?ku os i sposobna da se rotiraju u suprotnim smjerovima, oni su izgubili sliku kvantne stvarnosti.

Ve?ina ljudi ve? zna da toplinsko zra?enje i svjetlost nastaju vrlo jednostavnom stvari - kretanjem rafala elektromagnetne energije poznate kao "fotoni".

Prije 1900. godine, me?utim, vjerovalo se da se svjetlost i toplina ne kre?u u obliku diskretnih jedinica "fotona", ve? glatko, fluidno i neraskidivo. Fizi?ar Max Planck bio je prvi koji je otkrio da se na najsitnijem nivou svjetlost i toplina kre?u u "pulsacijama" ili "paketima" energije, veli?ine 10 -32 cm (U pore?enju sa ovom veli?inom, atomsko jezgro bi bilo veli?ine planete!)

Zanimljivo, ?to je zamah br?i, to su paketi ve?i, i, shodno tome, ?to je zamah sporiji, to su paketi manji.

Planck je otkrio da odnos izme?u brzine zamaha i veli?ine rafala uvijek ostaje isti, bez obzira na to kako ih mjerite. Konstantan odnos izme?u brzine oscilovanja i veli?ine paketa poznat je kao Wayneov zakon distribucije.

Planck je otkrio jedan broj koji izra?ava ovaj omjer. Sada je poznat kao "Konstantni Plank".

?lanak Carolyn Hartman (broj Science and Technology of the 21st Century iz decembra 2001.) fokusira se isklju?ivo na otkri?a Maksa Plancka. Ona otkriva da zagonetka stvorena njegovim otkri?ima ostaje nerije?ena:

„Danas, da bismo dublje prodrli u strukturu atoma, na?a je du?nost da nastavimo istra?ivanja nau?nika kao ?to su Curie, Lise Meitner i Otto Hahn.
Ali osnovna pitanja: ?ta uzrokuje kretanje elektrona, da li se pridr?ava odre?enih geometrijskih zakona i za?to su neki elementi stabilniji od drugih, jo? nemaju odgovore i ?ekaju nove napredne hipoteze i ideje.

U ovoj napomeni ve? vidimo odgovor na Hartmanovo pitanje. Kao ?to smo rekli, Planckova otkri?a su nastala kao rezultat prou?avanja toplotnog zra?enja. Po?etni pasus u ?lanku Carolyn Hartman savr?en je opis njegovih dostignu?a:

“Prije sto godina, 14. decembra 1900. godine, fizi?ar Max Planck (1858-1947) najavio je otkri?e nove formule zra?enja koja bi mogla opisati sve obrasce uo?ene kada se materija zagrije, kada po?ne emitovati toplinu razli?itih boja. .
?tavi?e, nova formula se zasnivala na jednoj va?noj pretpostavci - energija zra?enja nije konstantna, zra?enje se javlja samo u paketima odre?ene veli?ine.
Pote?ko?a je u tome kako pretpostavku koja stoji iza “formule” u?initi fizi?ki razumljivom. ?ta se podrazumeva pod „energetskim paketima“, koji ?ak nisu ni konstantni, ve? se menjaju proporcionalno frekvenciji oscilovanja (Wayneov zakon raspodele)?“

Malo kasnije, Hartman nastavlja:

„Planck je znao da kad god nai?ete na naizgled nere?iv problem u prirodi, on mora biti zasnovan na slo?enijim obrascima; drugim rije?ima, mora postojati druga?ija "geometrija univerzuma" nego ?to se ranije mislilo.
Na primjer, Planck je uvijek insistirao da se pouzdanost Maxwellovih jedna?ina treba preispitati jer je fizika dostigla fazu razvoja u kojoj takozvani "fizi?ki zakoni" vi?e nisu univerzalni."

Sr? Planckovog rada mo?e se izraziti jednostavnom jednad?bom koja opisuje kako radiantna materija osloba?a energiju u "paketima" ili rafalima.

Ova jedna?ina E = hv, gdje E je kona?na mjerljiva energija, v je frekvencija vibracije zra?enja koje osloba?a energiju, i h– poznata kao “Plankova konstanta”, koja upravlja “protokom” izme?u v i E.

Plankova konstanta je 6,626 . To je apstraktan izraz jer izra?ava ?istu relaciju izme?u dvije veli?ine i ne mora biti dodijeljen bilo kojoj specifi?noj kategoriji mjerenja osim ove.

Planck nije ?udom otkrio ovu konstantu, ve? ju je pomno zaklju?io prou?avanjem mnogih razli?itih vrsta toplotnog zra?enja.

Ovo je prva velika misterija koju D?onson razja?njava u svom istra?ivanju. On podsje?a da se Kartezijanov (pravougaoni) koordinatni sistem koristi za mjerenje Planckove konstante.

Ovaj sistem je dobio ime po svom tvorcu Rene Descartesu i zna?i da se kocke koriste za mjerenje trodimenzionalnog prostora.

Postalo je toliko poznato da ve?ina nau?nika ni ne smatra da je to ne?to neobi?no - samo du?ina, ?irina i visina.

Eksperimenti, kao ?to je Planck-ov, koriste malu kocku za mjerenje energije koja se kre?e kroz odre?eno podru?je prostora. U Plankovom sistemu merenja, radi jednostavnosti, ovoj kocki je prirodno dodeljena zapremina "jedinice".

Me?utim, kada je Planck pisao svoju konstantu, nije ?elio da se bavi decimalnim brojem, pa je pomjerio volumen kocke na 10. Time je konstanta bila jednaka 6,626 umjesto 0,6626 .

Ono ?to je zaista bilo va?no je odnos izme?u ne?ega unutar kocke (6.626) i same kocke (10).

Nije va?no da li kocki date zapreminu jedan, deset ili bilo koji drugi broj, sve dok je omjer uvijek konstantan. Kao ?to smo rekli, Planck je razotkrio trajnu prirodu ovog odnosa samo kroz mukotrpne godine eksperimentisanja.

Imajte na umu da ?ete, ovisno o veli?ini paketa koji se osloba?a, morati izmjeriti kocku razli?ite veli?ine.

Pa ipak, sve ?to se nalazi unutar kocke uvijek ?e imati 6.626 jedinica zapremine kocke ako je volumen same kocke 10 jedinica, bez obzira na dimenzije koje su uklju?ene.

Upravo sada treba napomenuti - veli?inu 6,626 veoma blizu 6,666 , ?to je ta?no 2/3 od 10. Stoga se treba zapitati: „Za?to je to toliko va?no 2/3 ?”

Na osnovu jednostavnih mjerljivih geometrijskih principa koje su objasnili Fuller i drugi, znamo da ako je tetraedar savr?eno postavljen unutar sfere, on ?e ispuniti ta?no 1/3 ukupnog volumena sfere. To je 3.333 od 10.

Zapravo Foton se sastoji od dva tetraedra spojena zajedno.?to vidimo na slici.

Ukupna zapremina (energija) koja se kre?e kroz kocku bi?e ta?no 2/3 (6.666) ukupne zapremine kocke, kojoj je Plank dodelio broj 10.

Buckminster Fuller je prvi otkrio da se foton sastoji od dva tetraedra. Objavio ga je svijetu 1969. godine Planet Planing nakon ?ega je potpuno zaboravljen.

Stvorena je mala razlika od 0,040 izme?u "?istih" 6,666 ili omjera od 2/3 i Planckove konstante od 6,626 specifi?ni kapacitet vakuuma koji apsorbuje ne?to energije.

Specifi?ni vakuumski kapacitet mo?e se ta?no izra?unati koriste?i ono ?to je poznato kao Kulonova jedna?ina.

Jednostavnije re?eno, energija etera "fizi?kog vakuuma" ?e apsorbirati malu koli?inu bilo koje energije koja prolazi kroz njega.

Stoga, kada uzmemo u obzir Coulombovu jedna?inu, brojevi rade savr?eno. ?tavi?e, ako prostor mjerimo kori?tenjem tetraedarskih koordinata umjesto kubi?nih, nestaje potreba za Planckovom jedna?inom E = hv. U ovom slu?aju, energija ?e se mjeriti isto na obje strane jedna?ine, odnosno E (energija) ?e biti jednaka v (frekvencija), a “konstanta” izme?u njih nije potrebna.

"Mrebanje" energije koje pokazuje Plankova konstanta kvantnim fizi?arima je poznato kao "fotoni". Obi?no razmi?ljamo o "fotonima" kao o nosiocima svjetlosti, ali to je samo jedna od njihovih funkcija.

?to je jo? va?nije, kada atomi apsorbuju ili osloba?aju energiju, ona se prenosi u obliku "fotona".

Istra?iva?i poput Mila Volfa podse?aju: jedino ?to sigurno znamo o terminu "foton" jeste da jeste impuls koji prolazi kroz energetsko polje etera/nulte ta?ke.

Sada se mo?e vidjeti da ova informacija sadr?i geometrijsku komponentu, ?to daje razloga vjerovati da i atomi moraju imati istu geometriju.

Jo? jedna otvorena anomalija koja pokazuje prisustvo geometrije na kvantnom nivou je Bellova teorema o nepravilnosti.

U ovom slu?aju, dva fotona se osloba?aju u suprotnim smjerovima. Svaki foton se emituje iz zasebne pobu?ene atomske strukture. Obje atomske strukture se sastoje od identi?nih atoma i obje se raspadaju istom brzinom.

Ovo omogu?ava da se dva "uparena" fotona sa istim energetskim kvalitetima istovremeno osloba?aju u suprotnim smjerovima. Oba fotona zatim prolaze kroz polarizacione filtere kao ?to su ogledala, koja bi teoretski trebala promijeniti smjer.

Ako se jedno ogledalo nalazi pod uglom od 45 o, a drugo pod uglom od 30 o, bilo bi prirodno o?ekivati da bi ugaone rotacije fotona bile razli?ite.

Me?utim, kada je ovaj eksperiment izveden, uprkos razlici u uglovima ogledala, fotoni su istovremeno napravili istu ugaonu rotaciju!

Stepen ta?nosti eksperimenta je zapanjuju?i, kao ?to je opisano u knjizi Mila Wolfa:

“U najnovijem eksperimentu Elaine Aspect, kako bi u potpunosti eliminirali svaku mogu?nost lokalnih utjecaja s jednog detektora na drugi, Dalibard i Roger su koristili akusti?no-opti?ke prekida?e na frekvenciji od 50 MHz, pomjeraju?i setove polarizatora tokom leta fotona. .

Bellova teorema i rezultati eksperimenta pokazuju da su dijelovi Univerzuma me?usobno povezani na nekom unutra?njem nivou (to jest, nama nisu o?igledni), a te veze su fundamentalne (kvantna teorija je fundamentalna).

Kako ih mo?emo razumjeti? I iako je problem analiziran veoma duboko (Wheeler i Zurek, 1983; d'Espagna, 1983; Herbert, 1985; Stap, 1982; Bohm i Healy, 1984; Pagels, 1982; i drugi), rje?enje nije prona?eno.

Autori se sla?u sa sljede?im opisom nelokalnih veza:
1. Povezuju doga?aje na odvojenim mjestima bez poznatih polja ili materije.
2. Ne slabe s udaljenosti; bilo milion kilometara ili centimetar.
3. ?ini se da putuju br?e od brzine svjetlosti.”

Nesumnjivo, u okvirima nauke, ovo je vrlo zagonetna pojava.

Bellov teorem ka?e da se energetski upareni "fotoni" zapravo dr?e zajedno pomo?u jedne geometrijske sile, naime tetraedra, koji nastavlja da se ?iri (postaje sve ve?i) kako se fotoni razdvajaju.

Kako se geometrija izme?u njih ?iri, fotoni ?e nastaviti da odr?avaju isti ugaoni fazni polo?aj u odnosu jedan prema drugom.

Sljede?a ta?ka istra?ivanja je sam elektromagnetski talas.

Kao ?to ve?ina ljudi zna, elektromagnetski val ima dvije komponente, elektrostati?ki val i magnetni val, koji se kre?u zajedno. Zanimljivo je da su dva talasa uvek okomita jedan na drugi.

Da bi vizualizirao ono ?to se doga?a, Johnson tra?i da uzme dvije olovke iste du?ine i postavi ih okomito jednu na drugu; a udaljenost izme?u njih treba biti jednaka du?ini olovke:

Sada mo?emo povezati svaki kraj gornje olovke sa svakim krajem donje olovke. Na taj na?in dobijamo ?etvorostrani objekat sastavljen od jednakostrani?nih trouglova izme?u dve olovke, odnosno tetraedar.

Isti proces se mo?e uraditi sa elektromagnetnim talasom, uzimaju?i ukupnu visinu elektrostati?kog ili magnetnog talasa (koji imaju istu visinu ili amplitudu) kao osnovnu du?inu, kao olovke na slici.

Na slici ispod mo?ete vidjeti da ako pove?emo linije koriste?i isti proces, elektromagnetski val zapravo kopira "skriveni" (potencijalni) tetraedar:

Ovdje je va?no napomenuti da su ovu tajnu vi?e puta otkrivali razli?iti mislioci da bi je nauka ponovo zaboravila.

Rad Toma Beardena uvjerljivo je pokazao da je James Clerk Maxwell to znao kada je pisao svoje slo?ene "kvaternione" jednad?be.

Skriveni tetraedar se tako?er mo?e vidjeti kod Waltera Russela i kasnije u Buckminster Fulleru. Dok je pravio svoja otkri?a, D?onson nije bio svjestan prethodnih otkri?a.

Sljede?a ta?ka koju treba uzeti u obzir je spin*. Ve? dugi niz godina fizi?ari znaju da se, dok se kre?u, energetske ?estice "okre?u".
* spin (spin, - rotacija), stvarni moment impulsa mikro?estice, koji ima kvantnu prirodu i nije povezan sa kretanjem ?estice kao celine; mjeri se u jedinicama Planckove konstante i mo?e biti cijeli (0, 1, 2,...) ili polucijeli broj (1/2, 3/2,...)

Na primjer, ?ini se da, kre?u?i se u atomu, "elektroni" neprekidno prave o?tre okrete od 180 o ili "polu-okrete".

?esto se primje?uje da prilikom kretanja “kvarkovi” prave “1/3” ili “2/3” okrete, ?to je Gell-Manu omogu?ilo da organizira njihova kretanja u tetraedar ili druge geometrije.

Niko od predstavnika tradicionalne nauke nije dao adekvatno obja?njenje za?to se to de?ava.

Johnsonov model pokazuje da je "spin" elektronskih oblaka od 180 o stvoren kretanjem oktaedra.

Va?no je shvatiti da kretanje od 180o zapravo dolazi od dvije rotacije od 90o svakog oktaedra.

Da bi ostao u istoj poziciji u matrici geometrije koja ga okru?uje, oktaedar se mora „nagnuti unazad“, odnosno za 180o.

Tetraedar, s druge strane, da bi ostao u istoj poziciji, mora napraviti rotaciju za 120 o (1/3 okreta) ili 240 o (2/3 okreta). Isti proces obja?njava misteriju spiralnog kretanja torzijskih talasa. Gde god da se nalazite u Univerzumu, ?ak i "u vakuumu", etar ?e uvek pulsirati u ovim geometrijskim oblicima, formiraju?i matricu.

Stoga ?e svaki impuls trenutka koji se kre?e u etru pro?i du? rubova geometrijskih „te?nih kristala“ u etru.

Stoga je spiralno kretanje torzijskog vala stvoreno jednostavnom geometrijom kroz koju val mora pro?i dok putuje.

KONSTANTA FINE STRUKTURE

Vizualizacija konstante fine strukture je te?a od prethodnih konstanti.

Uklju?ili smo ovaj odeljak za one koji ?ele da vide dokle ide "matri?ni" model. Konstanta fine strukture je jo? jedan aspekt kvantne fizike za koji neki mejnstrim nau?nici nisu ni ?uli, mo?da zato ?to je potpuno neobja?njiva onima koji su skloni da veruju u modele zasnovane na ?esticama.

Zamislite da je elektronski oblak poput fleksibilne gumene lopte, i svaki put kada se "foton" energije apsorbira ili oslobodi (poznato kao uparivanje), oblak se raste?e i savija, kao da se trese.

Elektronski oblak ?e uvijek "udarati" u fiksnoj, ta?noj proporciji s veli?inom fotona.

To zna?i da ?e ve?i fotoni imati ve?u "izbo?inu" na oblaku elektrona, manji fotoni ?e imati manju "izbo?inu" na oblaku elektrona. Ovaj omjer ostaje konstantan, bez obzira na mjerne jedinice.

Kao i Plankova konstanta, konstanta fine strukture je jo? jedan "apstraktni" broj. To zna?i da ?emo dobiti isti udio, bez obzira u kojim jedinicama ga mjerimo.

Ova konstanta je kontinuirano prou?avana kroz spektroskopsku analizu iu njegovoj knjizi ?udna teorija svjetlosti i materije fizi?ar Richard P. Feynman objasnio je ovu zagonetku. (Treba imati na umu da rije? "uparivanje" zna?i sjedinjenje ili razdvajanje fotona i elektrona.)

„Postoji jedno veoma duboko i lepo pitanje vezano za posmatranu konstantu uparivanja e, - amplituda realnog elektrona za emisiju ili apsorpciju pravog fotona. Ovaj jednostavan eksperimentalno utvr?en broj je blizu 0,08542455 .
Fizi?ari radije pamte ovaj broj kao inverzni kvadrat njegovog kvadrata - oko 137,03597 sa nesigurno??u zadnje dvije decimale.
Ostaje misterija i danas, iako je otkrivena prije vi?e od 50 godina.
Odmah biste ?eljeli znati odakle dolazi broj za uparivanje: da li je povezan sa p ili mo?da sa osnovom prirodnih logaritama?
To niko ne zna, ovo je jedna od najve?ih misterija fizike - magi?ni broj koji je do?ao do nas i ?ovjeku nije razumljiv.
Znamo kakvu vrstu plesa treba vje?bati da bismo vrlo precizno izmjerili ovaj broj, ali ne znamo kakvu vrstu plesa treba izvesti na kompjuteru da bismo do?li do ovog broja, a da od toga ne pravimo tajnu."

U Johnsonovom modelu, problem konstante fine strukture ima vrlo jednostavno akademsko rje?enje.

Kao ?to smo rekli, foton se kre?e du? dva tetraedra povezana zajedno, a elektrostati?ka sila unutar atoma je podr?ana oktaedrom.

Dobijamo konstantu fine strukture jednostavnim pore?enjem volumena tetraedra i oktaedra kada se sudare. Sve ?to radimo je podijelimo zapreminu tetraedra upisanog u sferu sa zapreminom oktaedra upisanog u sferu. Dobijamo konstantu fine strukture kao razliku izme?u njih. Potrebno je dodatno obja?njenje da bi se pokazalo kako se to radi.

Po?to je tetraedar potpuno trouglast, bez obzira na to kako je rotiran, tri vrha bilo koje njegove strane ?e podijeliti krug na tri jednaka dijela od po 120 o.

Stoga, da biste tetraedar doveli u ravnote?u sa geometrijom matrice koja ga okru?uje, trebate ga samo rotirati za 120 o tako da bude u istoj poziciji kao i prije.

To je lako vidjeti ako vizualizirate automobil s trokutastim kota?ima i ?elite da se pomi?e tako da kota?i izgledaju kao prije. Da biste to u?inili, svaki trokutasti to?ak mora se okrenuti za ta?no 120 o.

U slu?aju oktaedra, da bi se uspostavila ravnote?a, uvijek se mora okrenuti naopako ili za 180 o.

Ako vam se svi?a analogija s automobilom, onda felge treba da imaju oblik klasi?nog dijamanta.

Da bi dijamant izgledao isto kao na po?etku, morat ?ete ga okrenuti naopako, odnosno za 180 o.

Sljede?i citat od Johnsona obja?njava konstantu fine strukture baziranu upravo na ovim informacijama:

“(Ako) posmatrate stati?ko elektri?no polje kao oktaedar, a dinami?ko magnetsko polje kao tetraedar, tada je geometrijski omjer (izme?u njih) 180:120.

Ako ih tretirate kao sfere sa zapreminama izra?enim u radijanima, samo podijelite zapremine jedni s drugima i dobit ?ete fino zrnatu konstantu.”

Izraz "zapremina u radijanima" zna?i da izra?unavate zapreminu objekta u smislu njegovog radijusa, koji je polovina ?irine objekta.

Zanimljivo, nakon ?to je Johnson pokazao da se konstanta fine strukture mo?e posmatrati kao omjer izme?u oktaedra i tetraedra, kao energija koja se kre?e od jednog do drugog, Jerry Juliano je otkrio da se mo?e posmatrati kao "preostala" energija koja se javlja kada komprimirajte sferu u kocku ili pro?irite kocku u sferu!

Takve promjene u ?irenju i kontrakciji izme?u dva objekta poznate su kao "poplo?avanje" i Julianove prora?une nije te?ko izvesti, samo nikome ranije nije palo na pamet da to uradi.

U Julianovim prora?unima, zapremina dva objekta se ne menja; i kocka i sfera imaju zapreminu 8p p 2 .

Ako ih uporedimo me?usobno, razlika je samo u koli?ini povr?ine. Dodatna povr?ina izme?u kocke i sfere jednaka je konstanti fine strukture.

Pitate: "Kako konstanta fine strukture mo?e biti i odnos izme?u oktaedra i tetraedra i odnos izme?u kocke i sfere?"

Ovo je djelo jo? jednog aspekta magije "simetrije", gdje vidimo da razli?iti geometrijski oblici mogu imati ista svojstva, jer se svi gnijezde jedan u drugom u savr?enim harmonijskim odnosima.

Gledi?ta i Johnsona i Juliana pokazuju da imamo posla s radom geometrijski strukturirane energije u atomu.

Tako?er je va?no zapamtiti da Julianova otkri?a pokazuju klasi?nu geometriju "kvadrature kruga".

Ova pozicija je dugo bila sredi?nji element u ezoteri?noj tradiciji "svete geometrije", jer se vjerovalo da pokazuje ravnote?u izme?u fizi?kog svijeta, predstavljenog kvadratom ili kockom, i duhovnog svijeta, predstavljenog krugom ili sferom.

I sada mo?ete vidjeti da je ovo jo? jedan primjer “skrivenog znanja” ?ifriranog u metafori tako da ?e ljudi s vremenom vratiti pravo razumijevanje tajne nauke koja stoji iza metafore.

Znali su da dok ne otkrijemo konstantu fine strukture, ne?emo razumjeti ?ta posmatramo. Zato je ovo drevno znanje sa?uvano – da nam poka?e klju?.

A klju? je to sveta geometrija je oduvek bila prisutna u kvantnoj stvarnosti; samo ?to je do sada ostalo neobja?njeno, po?to je konvencionalna nauka i dalje u okovima staromodnih modela "?estica".

U ovom modelu vi?e nije potrebno ograni?iti atome na odre?enu veli?inu; oni su u stanju da se pro?ire i zadr?e ista svojstva.

Kada shvatimo ?ta se de?ava u kvantnom carstvu, mo?i ?emo da kreiramo ultra-jake i ultra-lake materijale jer sada znamo precizne geometrijske aran?mane koji prisiljavaju atome da se efikasnije vezuju.

Re?eno je da su komadi olupine u Roswellu nevjerovatno lagani, ali toliko jaki da se nisu mogli posje?i, spaliti ili uni?titi. Ovo su materijali koje ?emo mo?i stvoriti kada u potpunosti shvatimo novu kvantnu fiziku.

Pamtimo to kvazikristali vrlo dobro pohranjuju toplinu, ?esto ne provode elektri?nu energiju, ?ak i ako su metali uklju?eni u njihov sastav dobri provodnici u svom prirodnom obliku.

Sli?no, mikroklasteri ne dozvoljavaju magnetnim poljima da prodru u same klastere.

Johnsonova fizika navodi da tako geometrijski savr?ena struktura ima savr?enu vezu, tako da ni toplinska ni elektromagnetna energija ne mogu pro?i kroz nju. Unutra?nja geometrija je toliko kompaktna i precizna da doslovno nema "prostora" za struju da se kre?e izme?u molekula.