Человек примерно 80 процентов информации об окружающем мире получает при помощи глаз, то есть, используя свет. Естественно, что и интерес к световым явлениям (например, радуга) всегда был очень большим. В разное время ученые по-разному осмысливали, что такое свет. То свет частица, то волна, то еще что-нибудь. В результате, сейчас со светом много заученной, но не осмысленной неразберихи. Попробуем все это разложить по полочкам.
Для начала вспомним, что свет имеет место быть, только если есть источник света.
Вот от источников света и начнем наши рассуждения. А то обычно рассматривают действия света и со светом и забывают, с чего все начинается. Свет же такая субстанция, что от источника света полностью зависят его разные качества. Например, будет желтый свет или голубой, а то и инфракрасный полностью зависит от источника света, а вот источник света не зависит от того, какой свет источник света испускает или не испускает.
Любой источник света, будь то солнце, костер, лампочка, современный светодиод или старинная свечка - это просто разной величины куски разной же материи.
Даже самый маленький источник света содержит огромное количество все время взаимодействующих между собой атомов.
В каждом моле вещества 6,022 умноженных на 10 в 23 степени атомов или молекул данного вещества (закон Авогадро). Возьмем, например, вольфрам, из которого делают нити накаливания в обычных электролампах. Один моль вольфрама весит 183,24 грамма - это очень тяжелый и плотный металл. В лампе этого вольфрама, наверное, и десятой доли грамма не наберется, такая нить накаливания тонкая. А в этой десятой доле грамма имеется целых 3,28 умноженных на 10 в 20 степени атомов. То есть 3,28 умноженное на 100 триллионов и еще раз умноженных на триллион атомов. И каждую секунду все они неисчислимое количество раз как-то между собой взаимодействуют. Мы этого и не замечаем, поскольку для нас эти 0,1 грамма почти и не заметны. А включишь электричество, и будет лампа светиться. Значит, исследуя свет надо помнить не только о наличии источника света, но и помнить о том, что сам источник состоит из огромного числа атомов.
Кроме этого мы будем рассматривать только видимый глазом человека свет, поскольку инфракрасное излучение, ультрафиолетовое излучение, гамма излучения - это всего лишь проявление рассматриваемых эффектов, но только в более слабой или более сильной форме. Не будем касаться и рукотворных светодиодов, так как там идут те же процессы, но только за счет использования электрических полей в полупроводниковом переходе.
Свет испускают только сильно нагретые тела. Звезды, солнце, свечка, керосиновая лампа, лампа накаливания, варящаяся сталь и многое другое. Общее для всех них - очень сильный нагрев.
То есть атомы или молекулы двигаются много быстрее, чем при нормальной температуре и сталкиваются между собой много чаще и сильнее, чем обычно. При этом никакого прямого контакта ядер атомов или электронов или их соударения не происходит. Это же не ядерная реакция, которая все взрывает.
Значит надо пристальнее рассмотреть процесс столкновения атомов в сильно нагретом теле. Возьмем тот же вольфрам из нити накаливания электролампы.
Вокруг ядра вращаются электроны. Их много - 74 штуки.
То есть, вокруг ядер атомов вращаются довольно много электронов. Естественно, что их вращение происходит не в плоскости, а вокруг всего объема, занимаемого атомом. Примерно, как на рисунке. Вполне привычно и узнаваемо со школьных времен.
На этом рисунке изображено только 4 электрона. (Больше не получилось нарисовать.) Поскольку в металлах их больше, то получается почти сплошная сфера из орбит электронов.
Скорость теплового движения электрона приблизительно 100 км. в с.
Скорость движения по орбите около 2000 км/сек.
Частота около 10 в 15 степени оборотов в сек., т.е. более миллиарда миллионов раз в сек.
Собственно, получается, что для свободных тепловых и прочих медленно двигающихся электронов, вокруг атома существует сплошное, примерно сферической формы, сильно заряженное отрицательным зарядом непроходимое и непробиваемое облако, которое с легкостью отбрасывает электроны, находящиеся вне его, отбрасывает их назад в междуатомное пространство, наподобие абсолютно твердого тела.
То есть для простоты атом того же вольфрама можно считать очень твердым шариком. Шарики то сближаются, то удаляются друг от друга, но никогда не соприкасаются между собой, а взаимодействуют на расстоянии. При сильном нагреве, скорость этих шариков такова, что их электронные оболочки почти соприкасаются и могут своим электрическим полем перевести друг у друга некоторые электроны на более высокую орбиту, примерно так, как показано на рисунке.
Поскольку в каждом кусочке вещества орбиты каждого электрона существуют не просто так, а являются результатом взаимодействия всех электронов и всех ядер атомов, то все эти орбиты не случайны и довольно строго фиксированы. Выбивание электрона на более высокую орбиту сразу наталкивается на противодействие всех сложившихся электрических полей, которые стремятся вернуть его на его законное место. Своего рода инерционность имеющихся электрических полей, которая заставляет электрон возвратиться, как бы упасть, на прежнюю орбиту.
Скорость колебаний атомов того же вольфрама в нити накаливания составляет 400 - 500 метров в секунду. То есть, около 0,5 км в секунду, что во много раз меньше, чем скорости тепловых электронов (около 100 км. В с.) и во много раз меньше, чем скорость движения электронов по орбите (около 2000 км. В с.).
То есть на более высокую орбиту электрон поднимается медленно и плавно по сравнению со скоростью собственного движения по орбите. Окружающие его по близости электрические поля изменяются так же медленно и плавно. Как только атомы, выбившие электрон на более высокую орбиту расходятся, то на электрон сразу же начинают действовать все поля этого кусочка материи, которые стремятся опустить электрон на прежнюю орбиту. И он возвращается на нее с той скоростью, которую имеет в данный момент времени, то есть со скоростью в 2000 км. в секунду. Поскольку ничего другого в этот момент времени у электрона и нет.
Конечно 2000 км/с много меньше скорости распространения электрических волн в 300000 км/с, но и это очень большая скорость для размеров атома. Поэтому электрон падает на прежнюю орбиту практически отвесно и при этом очень быстро меняет близко имеющееся электрическое поле.
Поскольку электрон сам по себе имеет, какой то собственный размер, то на короткий промежуток времени, пока он падает, по границам равного потенциала этого электрона возникает что-то вроде цилиндра, за пределами которого параметры электрических полей не успевают измениться, а успевают меняться только внутри этого цилиндрика. Примерно как показано на следующем рисунке.
В результате получается уплотнение электрического поля на участке 2 -3 и исчезновение электрического поля на участке 1 - 2. Практически полная аналогия с трубой, наполненной воздухом, в которой с большой скоростью двигается поршень. Перед собой он воздух уплотняет, позади - разряжает. Когда поршень остановится, получится хлопок - это звуковая волна. Так и в случае падения электрона с высокой орбиты на низкую, получается электрическая волна усиления и разряжения электрического поля. Эта волна представляет собой небольшой длины ЦИЛИНДРИК, который перемещается в пространстве со скоростью распространения электрических волн в электрическом поле, то есть со скоростью света. Примерно, как на следующем рисунке.
В зависимости от материала источника, степени его нагретости и разнообразности форм столкновений атомов, при одних и тех же температурных условиях, цилиндрики с уплотнениями и разряжениями электрического поля могут получаться самые разнообразные и по амплитуде уплотнений и по тому, сколько уплотнений и разряжений поля будет в цилиндрике, что частично рисунок и демонстрирует. Поскольку, если нарисовать еще и магнитную составляющую, которая есть следствие изменений электрического поля, то рисунок станет сильно непонятным. Потому, если Вам хочется, то можете мысленно пририсовать магнитную составляющую цилиндрика - волны.
Вот эти цилиндрики, по диаметру примерно с электрон, с изменяющимся внутри его электрическим полем и есть свет.
Поскольку скорость света во много раз больше, чем даже скорость вращения электронов по орбитам, то для этих цилиндриков, двигающихся со скоростью света, кусочек вещества представляет практически пустое место, где кое-где неподвижно расположены ядра атомов и электроны, имеющие крайне малые размеры. Поэтому световые цилиндрики покидают источник света по любым направлениям и не только с поверхности источника света, но и из любой точки внутри источника света. Так как в любом кусочке вещества очень много атомов, то распространение света можно представить так как изображено на следующем рисунке.
То есть во все стороны летят цилиндрики света и их так много, что в любой точке пространства можно найти окружность с одинаковой фазой света и искренне считать свет круговыми волнами. Или поставить преграду с отверстием и считать свет лучом. Можно обозвать цилиндрики света квантами или фотонами, поскольку часто цилиндрик прямо сталкивается с чем-либо - электронами или ядрами атомов и, естественно как-то с ними реагирует один раз, поскольку цилиндрик то один, и считать свет волной-частицей. Искусственный и с горя придуманный образ.
Все же свойства света и все уже открытые законы света полностью объясняются тем, что свет - неисчислимое количество цилиндриков с уплотнениями и разряжениями электрического поля.
Не будем разбирать все известные законы для света. Покажем только, как происходит преломление и отражение света. Вернее - почему они, вообще, существуют в природе.
На рисунке изображено, как цилиндрик света реагирует с электроном. Конечно все это не в масштабе. Если электрон и цилиндрик света достаточно далеко друг от друга, то практически никакого взаимодействия не получается из-за ничтожности действующих сил. Если цилиндрик света и электрон находятся поближе друг к другу, то и взаимодействие их будет сильнее, чем на рисунке, так как и силы действуют несколько болщие.
Скорость движения электрона, по сравнению со скоростью света настолько мала, что можно считать электрон неподвижным. На цилиндрик света 1 действуют электростатические силы со стороны электрона - это векторы - е1, е2, е3, е4. Они разные и по величине и по направлению, так как "части" цилиндрика света находятся на разных расстояниях от электрона. И они изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния. То есть е1, например в 2 раза меньше по величине, чем е4. Естественно, и действие этих сил будет разное.
Возьмем и все рассмотрим на примере вектора е3 (рисунок в).
К имеющемуся в цилиндрике вектору Е прибавляем вектор е3. Раскладываем для ясности е3 на вектора "а" и "в". И тут оказывается, что, несмотря на то, что у вектора е3 есть составляющая "в" - она на вектор Е не оказывает влияния. По идее она должна увеличить скорость "Е", но скорость его равна скорости света и она не увеличивается, что с ней не делай, поскольку скорость изменений электрического поля и есть скорость света. Поэтому действует только составляющая "а".
Составляющая "а" просто сдвигает "Е" чуть ниже, чуть ближе к электрону. Больше она ничего сделать не может.
Векторы е1, е2, е3, е4 разные по величине составляющей "а", поэтому каждый из них сдвигает "свой" вектор "Е" чуть по-разному. Поэтому цилиндрик света не только чуть приближается к электрону, и немного искривляется сам, но и начинает двигаться по несколько другой траектории, как бы плавно огибая электрон.
.
Если цилиндрик света достаточно близко пролетает от положительно заряженного ядра атома, то все происходит точно так же, но в противоположную сторону. Цилиндрик света не огибает ядро, а отталкивается от него.
Если все упростить, то получится примерно такая картинка
То есть, цилиндрик света по разному отклоняется от прямолинейного пути в зависимости от того, какой заряд рядом с его траекторией, и на каком расстоянии от заряда он находится. Чем ближе цилиндрик света к заряду, тем сильнее он отклоняется. На больших, по атомным меркам, расстояниях цилиндрик света продолжает двигаться прямолинейно.
Дальнейшее движение цилиндрика света в веществе полностью зависит от устройства каждого конкретного вещества, с которым цилиндрик света реагирует, так как заряды в природе сами по себе не существуют, а обязательно являются частью какого-либо вещества - электрона, протона пребывающего в стекле, бумаге, кирпиче и т.д.
Вот из этого отклонения цилиндрика света электрическим зарядом и вытекают все известные нам законы, связанные со светом.
При прямом столкновении цилиндрика света с электроном или ядром атома вся или часть энергии, заключенной в изменениях электрического поля внутри цилиндрика, передается соответственно электрону или ядру. Этот приток энергии заставляет несколько по-другому двигаться электрон или ядро атома, что выражается в переизлучении света или изменением температуры - нагревом вещества.
Цитата: Все многообразие изученных свойств и законов распрост-ранения света, его взаимодействия с веществом показывает, что свет имеет сложную природу. Он представляет собой единство противоположных видов движения --корпускулярного (квантового) и волнового (электромагнитного). Длительный путь развития привел к современным представлениям о двойственной корпускулярно-волновой природе света. Выражения (170.3) и (170.4) связывают корпускулярные характеристики излуче-ния -- массу и энергию кванта -- с волновыми -- частотой колебаний и длиной вол-ны. Таким образом, свет представляет собой единство дискретности и непрерыв-ности.
Конец цитаты.
Здесь смешано в одну кучу все, что известно о свете. В том числе приписано двойственно
корпускулярно-волновой природе его. То есть получается, что в одних случаях свет имеет массу, а в других, что массы у него нет. Но такого волшебства в природе не может быть. Либо что-то имеет массу, либо не имеет. Представление света в виде цилиндрика, в котором происходит то уплотнение, то разряжение электрического поля, снимает все противоречия, приписываемые свету. Только уж очень долго и муторно разбираться в каждом отдельном случае. Надеюсь, что это сделает кто-нибудь другой у кого найдется больше времени и терпения, чем у меня. Ну а цилиндрик света - это ни что иное, как фотон - по привычной уже всем терминологии.
![[]](/img/p/puchkow_a_w/sweti/df6001.png)
![[]](/img/p/puchkow_a_w/sweti/df6002.png)
![[]](/img/p/puchkow_a_w/sweti/df6003.png)
![[]](/img/p/puchkow_a_w/sweti/df6004.png)
![[]](/img/p/puchkow_a_w/sweti/df6005.png)
![[]](/img/p/puchkow_a_w/sweti/df6006.png)
![[]](/img/p/puchkow_a_w/sweti/df6007.png)