Электромагнитная индукция ч.5. Отражение, дифракция и другие эффекты
Кто-нибудь из вас задумывался, каким образом отражается свет и как он создаёт давление на предметы? Вот представьте себе: летит фотон света со скоростью света :), не то волна, не то частица, не имеющая массы, ударяется, например, в зеркало и отскакивает. А во что именно он ударяется и как отскакивает?
Размер атомного ядра составляет несколько фемтометров - это 10Е-15 метров. Размер самого атома в 10000 раз больше и там практически пусто. Электроны в таком объёме ещё нужно хорошо поискать. Расстояние между атомами в жидких и твёрдых веществах примерно равно диаметру атома, т.е. расстояние между двумя соседними атомными ядрами составляет два диаметра атома и в 20000 раз больше диаметра самого ядра. Для наглядности, такая плотность твёрдого вещества соответствует плотности населения 1 человек на 10 квадратных километров. Вы не увидите своего соседа даже в бинокль.
Размер фотона такой же, как и его длина волны и для видимого света составляет 380-780 нм. Можно взять среднее значение в 550 нм, что равно 5.5Е-7 метра. Т.е. фотон больше атома примерно в 10000 раз (про атомное ядро я вообще молчу). И вот от такой «поверхности» (её даже решёткой назвать сложно) вдруг отражается огромный фотон. От чего, собственно он отражается? От пустоты? В принципе, да. Потому что тут появляется электромагнитная индукция со своими свойствами.
Фотон - это электромагнитная волна, которая при движении создаёт вокруг себя (хотя точнее было бы сказать, что состоит из) переменное магнитное поле, а как мы знаем, переменное магнитное поле в замкнутом проводнике создаёт ЭДС индукции и «индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток».
Другими словами: электромагнитная волна создаёт возле проводника магнитное поле, от которого и отражается. Это как отталкивание одинаковых полюсов магнита. Вместе с этим индуцированное магнитное поле тоже отталкивается от волны с некоторой силой - это и есть сила давления электромагнитной волны. Эта сила будет зависеть как от длины волны, так и от свойств вещества. Чем короче волна, тем быстрее она меняет магнитное поле и тем больше ЭДС индукции, а значит и сила действия (давление). Чем меньше электрическое сопротивление вещества, тем больший ток может быть индуцирован и тем лучше оно будет отражать волны. Появляется сила без массы и тем самым нарушается закон сохранения импульса, а вернее, он не распространяется на электромагнитные волны. Я уже писал об этом эффекте в посте про гравицапу: « Про ЕМ-двигатель и не только».
Тут нужно пояснить пару интересных моментов:
1. На самом деле замкнутым проводником можно считать как некоторое количество атомов, соединённых друг с другом, так и отдельные атомы. Именно поэтому в любом веществе возникают индукционные кольцевые токи Фуко. Любое вещество является проводником, просто у различных веществ разное электрическое сопротивление и пока ещё не создано вещество, в котором не возникает индукционного тока. Этот ток в веществе никуда не пропадает, а превращается в тепло, что тоже является электромагнитной волной, только с другой длиной волны.
2. Все электромагнитные волны имеют одинаковую природу и свойства, а это значит, что любая электромагнитная волна состоит из фотонов. Размер фотона волны равен длине волны и если для видимого света размер фотона измеряется в нанометрах, то для радиодиапазона в миллиметрах, метрах и даже километрах. Для дециметрового диапазона волн довольно эффективной будет достаточно простая конструкция антенны, которая будет улавливать фотоны различного размера:
3. Ещё один интересный момент связан с энергией фотона. Т.к. любая электромагнитная волна состоит из отдельных фотонов (квантов), она оказывается дискретной. В том числе и радиоволны. Поэтому минимальная энергия радиоволны не может быть меньше определённого значения на сколь угодно большом удалении. Там будет либо ноль - отсутствие фотона волны, либо энергия фотона, точно так же, как и с обычным светом. Промежуточного значения быть не может, а это значит, что в принципе, радиосигнал, даже самый слабый, можно принять на любом расстоянии и для этого случая обычные формулы энергии поля не работают.
Думаю, что теперь понятно, каким образом работают полупроводниковые солнечные батареи. Полупроводник хорошо проводит ток только в одном направлении, а фотон света поочерёдно индуцирует ток с разным направлением. Половина этого тока уходит в цепь, а вторая половина не пропускается, нагревает поверхность батареи и создаёт дополнительное сопротивление для тока. Поэтому даже идеальная полупроводниковая панель при температуре абсолютного нуля никогда не сможет выдать больше 50% КПД и преобразовать всю энергию света в электричество. Хотя есть способы обхода этого ограничения.
В веществах, через которые свет может проходить, ЭДС индукции на поверхности возбуждается слабо, но по мере продвижения волны вглубь магнитное поле нарастает до определённого предела и тоже отклоняет волну. Так получается преломление света и коэффициент преломления зависит от самого вещества и длины волны (её энергии):
А так как в зависимости от длины волны в веществе индуцируется разное по плотности магнитное поле, то фотоны отклоняются на разный угол и получается дисперсия света по длинам волн:
При этом энергия фотонов не изменяется, а поле в веществе индуцируется, что ещё раз доказывает неверность современных представлений о природе электромагнитной индукции и нарушает закон сохранения энергии.
Дифракция света - это точно такой же процесс, как и дисперсия, только преломление угла луча света происходит не на границе прозрачных сред, а при его проходе через узкую щель, сравнимую с длиной волны, на стенках которой индуцируется магнитное поле:
Тут тоже есть один интересный момент: фотон света не может пройти через одиночную щель, которая уже его длины волны, однако проходит через две щели, разделённые тонкой перемычкой, если расстояние между их противоположными стенками больше длины волны. С этим вы теперь легко разберётесь и сами.
Фотон является частицей только в том смысле, что излучается и поглощается целиком. Его нельзя разделить на ещё меньшие части или волны. В определённых условиях он может изменить свой размер (длину волны), но так и останется целым, единичным квантом энергии.
Вообще же, описать все явления, где в основе лежит электромагнитная индукция практически невозможно, т.к. она будет присутствовать везде, где есть взаимодействие электромагнитных волн. А так как элементарные частицы, вроде протонов и электронов, из которых состоит обычная материя, тоже являются электромагнитными волнами, то можно сказать, что это один из основных принципов взаимодействия в природе. Надеюсь, что теперь вы стали понимать его лучше.
З.Ы. Из приведённых выше выкладок получается, что энергия электромагнитной волны практически никогда не пропадает, а сама волна постоянно создаёт новые волны с такой же энергией и общее количество энергии во вселенной постоянно растёт. Такое нарушение закона сохранения энергии может объяснить природу тёмной энергии, которую никак не могут обнаружить. Вот только получится не теория большого взрыва и охлаждения вселенной, а теория резонансного нагрева и взрыва пространства…
З.Ы.Ы. На этом пока всё. Если есть ещё вопросы - буду отвечать в комментах.
Размер атомного ядра составляет несколько фемтометров - это 10Е-15 метров. Размер самого атома в 10000 раз больше и там практически пусто. Электроны в таком объёме ещё нужно хорошо поискать. Расстояние между атомами в жидких и твёрдых веществах примерно равно диаметру атома, т.е. расстояние между двумя соседними атомными ядрами составляет два диаметра атома и в 20000 раз больше диаметра самого ядра. Для наглядности, такая плотность твёрдого вещества соответствует плотности населения 1 человек на 10 квадратных километров. Вы не увидите своего соседа даже в бинокль.
Размер фотона такой же, как и его длина волны и для видимого света составляет 380-780 нм. Можно взять среднее значение в 550 нм, что равно 5.5Е-7 метра. Т.е. фотон больше атома примерно в 10000 раз (про атомное ядро я вообще молчу). И вот от такой «поверхности» (её даже решёткой назвать сложно) вдруг отражается огромный фотон. От чего, собственно он отражается? От пустоты? В принципе, да. Потому что тут появляется электромагнитная индукция со своими свойствами.
Фотон - это электромагнитная волна, которая при движении создаёт вокруг себя (хотя точнее было бы сказать, что состоит из) переменное магнитное поле, а как мы знаем, переменное магнитное поле в замкнутом проводнике создаёт ЭДС индукции и «индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток».
Другими словами: электромагнитная волна создаёт возле проводника магнитное поле, от которого и отражается. Это как отталкивание одинаковых полюсов магнита. Вместе с этим индуцированное магнитное поле тоже отталкивается от волны с некоторой силой - это и есть сила давления электромагнитной волны. Эта сила будет зависеть как от длины волны, так и от свойств вещества. Чем короче волна, тем быстрее она меняет магнитное поле и тем больше ЭДС индукции, а значит и сила действия (давление). Чем меньше электрическое сопротивление вещества, тем больший ток может быть индуцирован и тем лучше оно будет отражать волны. Появляется сила без массы и тем самым нарушается закон сохранения импульса, а вернее, он не распространяется на электромагнитные волны. Я уже писал об этом эффекте в посте про гравицапу: « Про ЕМ-двигатель и не только».
Тут нужно пояснить пару интересных моментов:
1. На самом деле замкнутым проводником можно считать как некоторое количество атомов, соединённых друг с другом, так и отдельные атомы. Именно поэтому в любом веществе возникают индукционные кольцевые токи Фуко. Любое вещество является проводником, просто у различных веществ разное электрическое сопротивление и пока ещё не создано вещество, в котором не возникает индукционного тока. Этот ток в веществе никуда не пропадает, а превращается в тепло, что тоже является электромагнитной волной, только с другой длиной волны.
2. Все электромагнитные волны имеют одинаковую природу и свойства, а это значит, что любая электромагнитная волна состоит из фотонов. Размер фотона волны равен длине волны и если для видимого света размер фотона измеряется в нанометрах, то для радиодиапазона в миллиметрах, метрах и даже километрах. Для дециметрового диапазона волн довольно эффективной будет достаточно простая конструкция антенны, которая будет улавливать фотоны различного размера:
3. Ещё один интересный момент связан с энергией фотона. Т.к. любая электромагнитная волна состоит из отдельных фотонов (квантов), она оказывается дискретной. В том числе и радиоволны. Поэтому минимальная энергия радиоволны не может быть меньше определённого значения на сколь угодно большом удалении. Там будет либо ноль - отсутствие фотона волны, либо энергия фотона, точно так же, как и с обычным светом. Промежуточного значения быть не может, а это значит, что в принципе, радиосигнал, даже самый слабый, можно принять на любом расстоянии и для этого случая обычные формулы энергии поля не работают.
Думаю, что теперь понятно, каким образом работают полупроводниковые солнечные батареи. Полупроводник хорошо проводит ток только в одном направлении, а фотон света поочерёдно индуцирует ток с разным направлением. Половина этого тока уходит в цепь, а вторая половина не пропускается, нагревает поверхность батареи и создаёт дополнительное сопротивление для тока. Поэтому даже идеальная полупроводниковая панель при температуре абсолютного нуля никогда не сможет выдать больше 50% КПД и преобразовать всю энергию света в электричество. Хотя есть способы обхода этого ограничения.
В веществах, через которые свет может проходить, ЭДС индукции на поверхности возбуждается слабо, но по мере продвижения волны вглубь магнитное поле нарастает до определённого предела и тоже отклоняет волну. Так получается преломление света и коэффициент преломления зависит от самого вещества и длины волны (её энергии):
А так как в зависимости от длины волны в веществе индуцируется разное по плотности магнитное поле, то фотоны отклоняются на разный угол и получается дисперсия света по длинам волн:
При этом энергия фотонов не изменяется, а поле в веществе индуцируется, что ещё раз доказывает неверность современных представлений о природе электромагнитной индукции и нарушает закон сохранения энергии.
Дифракция света - это точно такой же процесс, как и дисперсия, только преломление угла луча света происходит не на границе прозрачных сред, а при его проходе через узкую щель, сравнимую с длиной волны, на стенках которой индуцируется магнитное поле:
Тут тоже есть один интересный момент: фотон света не может пройти через одиночную щель, которая уже его длины волны, однако проходит через две щели, разделённые тонкой перемычкой, если расстояние между их противоположными стенками больше длины волны. С этим вы теперь легко разберётесь и сами.
Фотон является частицей только в том смысле, что излучается и поглощается целиком. Его нельзя разделить на ещё меньшие части или волны. В определённых условиях он может изменить свой размер (длину волны), но так и останется целым, единичным квантом энергии.
Вообще же, описать все явления, где в основе лежит электромагнитная индукция практически невозможно, т.к. она будет присутствовать везде, где есть взаимодействие электромагнитных волн. А так как элементарные частицы, вроде протонов и электронов, из которых состоит обычная материя, тоже являются электромагнитными волнами, то можно сказать, что это один из основных принципов взаимодействия в природе. Надеюсь, что теперь вы стали понимать его лучше.
З.Ы. Из приведённых выше выкладок получается, что энергия электромагнитной волны практически никогда не пропадает, а сама волна постоянно создаёт новые волны с такой же энергией и общее количество энергии во вселенной постоянно растёт. Такое нарушение закона сохранения энергии может объяснить природу тёмной энергии, которую никак не могут обнаружить. Вот только получится не теория большого взрыва и охлаждения вселенной, а теория резонансного нагрева и взрыва пространства…
З.Ы.Ы. На этом пока всё. Если есть ещё вопросы - буду отвечать в комментах.