Оказывается, что проникающая способность не зависит от энергии фотонов. Этот феномен не разрешается и при перевороте шкалы энергии фотонов наоборот, то есть полагать, что энергия фотона тем больше чем больше его длина.
А почему же тогда фотоны видимого и близких к нему спектров оказались плохо проникающими через множество веществ, в то время как фотоны других спектров легко проникают через данные вещества? Ответ прост. Данные вещества содержат электроны резонансные для фотонов видимого спектра. Вот стекло таких электронов не содержит и свет через него проходит свободно. Тогда чем же объяснить, что вещества содержат резонансные электроны именно для видимого спектра? Ответ, который может обескуражить кого угодно. Мы живем в данном временном интервале, о чем рассказано в статье о физической сущности времени. Наша солнечная система, а может быть наша галактика или даже вселенная, движется именно с такой скоростью, при которой формируются в большей части, именно такие фотоны, близкие к видимому спектру. Это рабочие фотоны им надо излучатся и поглощаться. Реликтовому излучению в этом диапазоне делать нечего. Вот когда наша скорость снизится до реликтовых частот, тогда видимый спектр будет проникать через все лучше рентгеновских фотонов. Или если наша скорость возрастет до коротких радио фотонов, то передачи на этих частотах в комнате мы не услышим, но зато будет светло даже без окон и будем принимать длинные волны.
Все эти сомнения и не дают уверенности в том, что энергия фотона задается его частотой. Да к тому же мы путаем частоту излучения и частоту фотона.
Градация излучений по частоте, по способам их получения ничего не говорит о структуре этих излучений. Предполагается, что зеленый цвет имеет такую-то частоту, жесткое рентгеновское излучение имеет такую-то частоту и так далее. А в действительности зеленый цвет или рентгеновское излучение могут иметь множество различных оттенков.
Это замечательное свойство фотонов показывает, что энергия фотонов не зависит от частоты, излучатель может генерировать фотоны различной энергии одной и той же частоты электромагнитного излучения. Энергия потока излучения зависит от частоты излучения, так как в потоке фотоны могут следовать с различным периодом. Фотоны, изображенные на Рис. 2 статьи “О фотоне подробно”, могут следовать с определенной частотой, например, 790 терагерц. Это фиолетовый цвет. В нашем случае самый длинный элементарный фотон содержит 7 квантов (Рис.2.), он имеет, например, длину 1 (Рис. 5).
Другие элементарные фотоны составляющие пакет фотона содержат меньшее количество квантов. Но при другом режиме генерации можно получить пакеты другой длины. Если ускорения электронов при генерации будут большей величины, то и фотоны будут длиннее (3), при меньшем ускорении пакеты будут короче (2), а следовать они могут с одной и той же частотой.
Подтверждением такого поведения фотонов служат явления яркости и контрастности излучений.
Понятно, что при одной и той же частоте следования фотонов (аналог вязанки дров), сами фотоны могут обладать различной энергией. Так с этой частотой могут двигаться одиночные кванты (нейтрино), элементарные фотоны (Рис. 1), излученные одним электроном, и могут двигаться фотоны, наборы элементарных фотонов (Рис. 2 и 3). Наборы фотонов могут содержать различное количество и качество элементарных фотонов для различных режимов излучения. Саму длину волны задает источник излучения.
Любой LC контур может генерировать любую интенсивность потока излучения при одной и той же частоте. Усредненные напряженности электрического и магнитного полей фотонов представляют классические величины векторов E и H. Чем толще пакет, тем больше напряженности E и H, тем больше модуль вектора Пойтинга, а, значит, и больше плотность энергии, протекающей через единицу площади.
Конечно, многих будет смущать в процессе излучения, отсутствие наличия отрицательных направлений потоков энергии. Все привыкли к синусоидальному методу передачи электромагнитной энергии, есть и плюс, есть и минус. По этому поводу можно сказать одно: “Попробуйте перекачивать нефть или воду, двигая ее туда и обратно”. У вас ничего не получится. Поршень, протолкнув жидкость в трубу, возвращается обратно без жидкости. Точно такая же ситуация и с электромагнитной энергией. Электроны при движении в одном направлении передающей антенны излучают фотоны, то есть разгружаются от энергии, а при движении в обратном направлении поглощают фотоны, поставляемые из колебательного контура. Излучившийся фотон из электрона освободил определенное место для точно такого же фотона, то есть электрон стал резонансным для следующего фотона. Цикл повторяется.
Не все электроны антенны излучают элементарные фотоны в данный период, а только те которые ускоряются. Те, которые тормозятся, напротив, поглощают другие элементарные фотоны, получившие энергию от источника. Это и не дает возможность даже в резонансной системе получить коэффициент полезного действия 100%. В дальнейшем цикле некоторые заторможенные электроны (возможно даже все) будут участвовать в генерации следующей волны.
Чем меньше L и C тем короче путь пробега у электронов, тем короче они генерируют элементарные фотоны. Короче становятся пучки элементарных фотонов, образуя средне волновые фотоны, далее коротко волновые фотоны и т.д. В магнетроне LC-контур представляет собой трубочку с продольной прорезью или даже кольцо. Это микроволновое излучение.
Эти виды фотонов формируются рукотворно при помощи контура. Подача на контур разнообразных видов напряжений приводит к соответствующей модуляции потока фотонов. Обычно это синусоидальный сигнал, который затем модулируется звуковым сигналом, видеосигналом и сигналами синхронизации. В радиолокации поток фотонов часто модулируется прямоугольными импульсами различной скважности.
Инфракрасные фотоны человек формирует в большинстве случаев при помощи химии, в частности окислительных реакций, что-нибудь сжигая. При вступлении молекул в химические реакции электроны переходят от одного атома к другому, сталкиваются друг с другом, получая определенные ускорения. Их пробег значительно меньше, нежели в искусственном контуре, импульс силы меньше чем в контуре и, соответственно, генерируются более короткие элементарные фотоны. В результате этого фотоны инфракрасного излучения короче, чем радио фотоны. При увеличении числа столкновений, амплитуды движений электронов уменьшаются, вследствие чего элементарные фотоны становятся короче, и частота излучений растет до видимого спектра и ультрафиолетового.
Данные виды излучений мы получаем и в электрических цепях. Обычная электрическая лампочка генерирует фотоны видимого, теплового, ультрафиолетового и других диапазонов. Казалось бы, колебания напряжения сети 50 гц должны бы генерировать фотоны соответствующие частоте 50 гц, потому что импульс силы на электрон действует в течение, примерно, 1/25 сек. Так бы оно и было, если бы нить накаливания была бы определенных параметров по размерам и при наличии в ней сверхпроводимости. В этом случае электроны пробегали бы в режиме ускорения соответствующий путь и соответствующей длины излучались бы элементарные фотоны. Мы бы и получили фотон соответствующий частоте 50 гц. При изменении сопротивления нити накаливания в сторону увеличения, изменяется путь пробега электронов, начинают появляться более короткие элементарные фотоны, а длинные начинают исчезать. Система начинает генерировать сверхнизкие частоты. Дальнейшее увеличение сопротивления, приведет к появлению низких частот, потом средних частот, высоких, микроволновых, инфракрасных, оптических, ультрафиолетовых частот. Вольфрам имеет такое сопротивление, что мы и наблюдаем основные излучения от микроволнового до ультрафиолетового.
Обычно в каждом режиме излучения в большей или меньшей мере присутствуют фотоны почти всех видов излучений. Это очень ярко выражено в наличии тепловых шумов в радиосвязи или реликтового шума в космической связи.
Рентгеновские фотоны короче фотонов генерируемых свободным движением электронов вещества. Свободное движение ограничивалось свойствами веществ, участвующих в этом процессе. В организации рентгеновского излучения присутствует принудительный процесс. Мы выбиваем электрон, провоцируем его движение, и тут же сразу тормозим его. Этим мы можем сделать пробег электрона значительно короче его свободного (теплового) движения. Чем резче мы тормозим электрон, тем жестче рентгеновское излучение мы получаем.
Гамма фотоны провоцируются взаимодействием продуктов расщепления ядра с электронами. В этом случае генерируются еще более короткие фотоны.
Выводы
Из вышесказанного можно сделать вывод, что привязывать энергию фотона к частоте излучателя, не всегда оправдано. В фотоне присутствует всегда одна частота, частота следования электрических и магнитных вихрей в кванте. Фотоны различной мощности могут следовать с различной частотой, определяя мощность или интенсивность излучения.
Кроме того в практическом плане интенсивность излучения зависит и от мощности генератора этого излучения. Клистрон и магнетрон могут излучать один и тот же спектр, но поток фотонов клистрона значительно слабее потока фотонов от магнетрона.
Если взять энергию излучения, например, в 1000 квантов, то она может передаваться с различными частотами. Когда кванты (минимальные элементарные фотоны) следуют через какое-то сечение со скважностью в 1 миллисекунду, то мы фиксируем частоту излучения 1 кГц. При группировке квантов в элементарные фотоны (напомним, элементарный фотон – это излучение одного электрона) по 10 штук, эту же энергию в 1000 квантов, через это сечение за 1 секунду можно передать за 100 циклов, фиксируя частоту излучения 100 Гц. Группировка квантов в элементарный фотон по 100 штук даст частоту излучения в 10 Гц и так далее. То есть, мы видим, что частота следования фотонов никак не подчиняется формуле Планка. Мало того даже при одной и той же частоте излучения мы получим различные энергии фотонов, если в процессе излучения будем задействовать разное количество электронов. По существу мощность генератора и задает мощность излучения или энергию фотонов, в то время как энергия кванта это природное постоянное физическое явление.
Самим широким диапазоном излучений обладает абсолютно черное тело.
