ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИХ КОРРЕКТИРОВКУ ВОЛНОВЫХ ОБОБЩЕНИЙ ЛУИ ДЕ БРОЙЛЯ И КВАНТОВО-ВОЛНОВУЮ ТЕОРИЮ ЭФФЕКТА КОМПТОНА (ВАРИАНТЫ)

Лабораторная установка для проведения физических экспериментов,
подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля
и квантово-волновую теорию эффекта Комптона (варианты)
Полезная модель относится к области физики и может быть использована при проведении физических экспериментов и при создании технических устройств, предназначенных для проведения таких экспериментов.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности является лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, содержащая источник фотонов, их детектор и источник электронов (см. свидетельство RU №. 11495, кл. В 01 J 19/08, G 01 D 21/00, 1999).
Недостатками этой лабораторной установки являются низкие точность и достоверность результатов физических экспериментов, непредставление сообщений о промежуточных результатах определения исследуемых параметров, комментариев и выводов, непредставление результатов в виде формул, что снижает наглядность и затрудняет использование ее в целях обучения.
Целью полезной модели является повышение точности и достоверности результатов физических экспериментов, представление сообщений о промежуточных результатах определения исследуемых параметров, комментариев и выводов, представление результатов в виде формул для повышения наглядности и возможности использования ее в целях обучения.
Поставленная цель достигается тем, что:
- лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, содержащая источник фотонов, их детектор и источник электронов, содержит измерительную и вычислительную аппаратуру, источник фотонов выполнен с возможностью излучения единичных фотонов, источник электронов выполнен с возможностью испускания единичных электронов, измерительная и вычислительная аппаратура выполнена с возможностью определения импульса фотона
РФ  mфVф  тфс или рф
Ф   Ф
где Шф - масса фотона; Vф - скорость фотона; с  скорость света; h - постоянная Планка; Я,ф - длина волны фотона.
импульса частицы вещества р   или для электрона р - mgVe, или гю де Бройлю Ре -,
где т - масса частицы;
УЧ - скорость частицы;
гпе - масса электрона;
Vg - скорость электрона;
Ле - длина волны электрона,
полной энергии фотона Ж  тфс или Wф  Н/ф,
тд,е/ф - частота фотона,
полной энергии частицы вещества W   или для электрона W  WgC, или
по де Бройлю в пределах точности измерений W - /тД, или для электрона
W,  ,
где/ч - частота волны частицы;
fe - частота волны электрона,
фазовой скорости волн де Бройля для частицы вещества, например электрона
и представления ее в виде: Veф -  - -, фазовой скорости волн
де Бройля для электрона в частном случае при Vg  О и представления ее в виде: Veф  00, а также представления словесного сообщения «скорость не может быть бесконечной, следовательно, волновое обобщение де Бройля в части полной энергии частицы вещества W - hf некорректно ;
)
г h т,с с ,
mv, hV..
- лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, содержащая источник фотонов, их детектор и источник электронов, содержит измерительную и вычислительную аппаратуру, источник фотонов выполнен с возможностью излучения единичных фотонов, источник электронов выполнен с возможностью испускания единичных электронов, измерительная и вычислительная аппаратура выполнена с возможностью определения импульса фотона
h РФ   - фС  - -, импульса частицы вещества/7 -  или
Ф РЦ  k-, или по де Бройлю (при k }рч -, или для электрона р  -,
.
где k- коэффициент обобщения в пределах погрешности измерений;
Дч - длина волны частицы,
фазовой скорости vфф фотона, равной скорости Vф фотона, как частицы, т.е.
V0f/,  vф, фазовой скорости волн де Бройля v для частицы вещества, равной
скорости УЧ частицы, т.е. v  v, кинетической энергии частицы вещества и
представления ее в виде: Е      k- k- или при k 1
22А 22
Ец  , или для электрона Ее  -, а также представления словесного сообщения «скорость волны частицы тождественна скорости частицы; корпускулярная форма кинетической энергии фотона Еф  тфс дуальна его волновой форме Еф  Ь/ф корпускулярная форма кинетической энергии частицы
-itf
вещества Е    дуальна его волновой форме Е
- лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, содержащая источник фотонов, их детектор и источник электронов, содержит сверхпроводящее кольцо, выполненное с возможностью возбуждения кванта магнитного потока, измерительную и вычислительную аппаратуру, выполненную с возможностью
определения кванта магнитного потока Фо  -, обусловленного движением
куперовской пары электронов, где е - заряд электрона,
длины волны куперовской пары и представления ее в виде: Д
частоты волны куперовской пары и представления ее в виде: /.  -  2/,,
где Т,, - период волны куперовской пары,
электрического тока, обусловленного движением куперовской пары электроНОВ, и представления его в виде:  -  2ef,
где q - электрический заряд; t- время.
h Л.
- да М 2е „ .
энергии кванта магнитного потока и представления ее в виде:
Фо/о 1 /г   , ,,
2е/ /7/,, кинетической энергии куперовскои пары электро2 2 2е
нов, равной энергии кванта магнитного потока, и представления ее в виде:
Е „0 -hfc   кинетической энергии электрона, равной половине кине
тической энергии пары Е  -, а также представления словесного сообще.
ния «волновая формула для кинетической энергии частицы Е,- или
Е.  - подтверждается экспериментально ;
-лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, содержащая источник фотонов, их детектор и источник электронов, содержит измерительную и вычислительную аппаратуру и второй источник фотонов, оба источника фотонов выполнены с возможностью излучения пучков фотонов, пересекающихся друг с другом, детектор фотонов и измерительная аппаратура выполнены с возможностью регистрации отсутствия рассеяния фотонов одного пучка на фотонах другого пучка, вычислительная аппаратура выполнена с возможностью представления словесного сообщения «фотоны имеют волновую природу и не подвержены упругим соударениям ;
-лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и
квантово-волновую теорию эффекта Комптона, содержащая источник фотонов, их детектор и источник электронов, содержит измерительную и вычислительную аппаратуру и зеркало, источник фотонов выполнен с возможностью излучения пучка фотонов, направленного на зеркало под прямым углом, детектор фотонов и измерительная аппаратура выполнены с возможностью регистрации изменения знака скорости фотонов на противоположный при «отражении их от зеркала или регистрации прохождения значения скорости фотонов через нуль, вычислительная аппаратура выполнена с возможностью представления словесного сообщения «фотоны при нулевой скорости не существуют; падающий и «отраженный фотоны - это разные фотоны; фотоны не могут отражаться от объектов; объяснять эффект Комптона с позиций упругого соударения фотона и электрона некорректно ;
- лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, содержащая источник фотонов, их детектор и источник электронов, содержит измерительную и вычислительную аппаратуру, источник фотонов выполнен с возможностью направления фотона на неподвижный электрон, детектор фотонов, измерительная и вычислительная аппаратура выполнены с возможностью регистрации фотона, отраженного в результате упругого соударения с электроном в соответствии с квантово-механической теорией эффекта Комптона, регистрации ускорения электрона, получивщего энергию от фотона, регистрации отсутствия другого фотона, который должен излучаться вследствие ускорения элекIcf 1ШЗ
трона, и представления словесного сообщения «зарегистрированный фотон и есть излученный ускоряющимся электроном, фотоны не могут отражаться от объектов; объяснять эффект Комптона с позиций упругого соударения фотона и электрона некорректно ;
- лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, содержащая источник фотонов, их детектор и источник электронов, содержит измерительную и вычислительную аппаратуру, источник фотонов выполнен с возможностью направления фотона с частотой/I на неподвижный электрон, детектор фотонов, измерительная и вычислительная аппаратура выполнены с возможностью определения угла 9 направления движения вторичного, квазиотраженного фотона, излученного получившим ускорение a электроном, измеряемого относительно направления движения первичного фотона, определения угла (р «падения фотона, равного углу «отражения, измеряемых относительно направления движения электрона, обусловленного полученной от фотона энергиеи, и представления его в виде: (р , определения, частоты/2, вторичного, «рассеянного фотона, излученного движущимся электроном, и представления ее с учетом эффекта Доплера при Ve«c, в виде:
/2  АИ   /, 1  , определения энергии первичного фотона
с)  с 2)
7t + 9г
i  /2/1, энергии вторичного, «рассеянного фотона и представления ее в виде: Е2  hfi hf  , кинетической энергии электрона и представле с 2)
ния ее в виде:    или Ее  -, определения частоты
волны электрона и представления ее в виде:/  2/,  -, определения длины волны электрона и представления ее в виде: Яе  - - ,
где Я - длина волны первичного фотона (2 - вторичного),
определения импульса электрона и представления его в виде: w.v,,  -, определения скорости электрона и представления ее в виде: v,  или при
/г- 2sin -
2
Vf«C V,
/«оЯ, где то -масса покоя электрона, регистрации эффекта Комптона и ДА  -- , или при , V, .  /2 /, 1--sinс 2 , АЯ  НИЯ
с 22
Vв
с 2
1 V,, VC л.
2/, v, sin - 2 sin -
/ -2sin - я, h  . в 2h . ,0   -, а также представления словесного сообщес /«о Я,2 стоц 2 «квантово-волновая теория удовлетворительно объясняет эффект Компредставления ее результатов в виде: V0 Ve«c АЯ  Д, или с 2 ем скорректированного волнового частицы вещества Е  - .
На чертеже изображена схема лабораторной установки. Лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, содержащая источник фотонов 1, их детектор 2 и источник электронов 3, содержит измерительную и вычислительную аппаратуру 4.
Лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, работает следующим образом.
Источник фотонов излучает единичные фотоны, источник электронов испускает единичные электроны, измерительная и вычислительная аппаратура определяет импульс фотона р  mфVф  тфс или рф - -, импульс частицы вещества р   или для электрона ре  WgVe, или по де Броилю р,. -,
полную энергию фотона Wф  тфс или Wф  /г/, полную энергию частицы вещества W   или для электрона We - гПеС, или по де Броилю в пределах точности измерений W  hf, или для электрона Wg - hfg, фазовую скогV,/ обобщения в части кинетической энергии
рость волн де Бройля для частицы вещества, например электрона и представ,2-
П /И СС
ляет ее в виде: Vg  Я -  -, фазовую скорость волн де Бройля
m,v, hv
для электрона в частном случае при Vg  О и представляет ее в виде: Veф  ос, а также представляет словесное сообщение «скорость не может быть бесконечной, следовательно, волновое обобщение де Бройля в части полной энергии частицы вещества W  hf некорректно.
Лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, работает следующим образом.
Источник фотонов излучает единичные фотоны, источник электронов испускает единичные электроны, измерительная и вычислительная аппарату4,h
pa определяет импульс фотона р - mфVф  тфс илир  -, импульс частицы вещества/ ч   илир - k-, или по де Бройлю (при k }рч -, или
ч,
для электрона/ е - -, фазовую скорость vфф фотона, равную скорости Vф фотона, как частицы, т.е. vфф - vф, фазовую скорость волн де Бройля  для частицы вещества, равную скорости v частицы, т.е. v  v, кинетическую энергию частицы вещества и представляет ее в виде:
,   m,v, - k k или при k I Е -, или для электрона
Ф
Eg - -, а также представляет словесное сообщение «скорость волны частицы тождественна скорости частицы; корпускулярная форма кинетической
энергии фотона Еф - тфс дуальна его волновой форме Еф   корцускулярная форма кинетической энергии частицы вещества Е    дуальна
его волновой форме ,,  -.
Лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, работает следующим образом.
Сверхпроводящее кольцо возбуждает квант магнитного потока, измерительная и вычислительная аппаратура определяет квант магнитного потока
Фо  -, обусловленный движением куперовской пары электронов,
где е - заряд электрона,
длину волны куперовской пары и представляет ее в виде: Я  -, частоту волны куперовской пары и представляет ее в виде: /.  -  2/,,
где TK - период волны куперовской пары,
электрический ток, обусловленный движением куперовской пары электро, да М 2е . .. НОВ, и представляет его в виде: /„ r-i-  --1  -  2е/ , где q - электрический заряд;
h Я,.
2m,v, 2
dt At Г,
t - время,
энергию кванта магнитного потока и представляет ее в виде:
Е о  ° ° , кинетическую энергию куперовской пары электро2 2 2е
НОВ, равную энергии кванта магнитного потока, и представляет ее в виде: Е „0 -hf  -, кинетическую энергию электрона, равную половине кинетической энергии пары Е  -, а также представляет словесное сообщение «волновая формула для кинетической энергии частицы Е или
Е  -подтверждается экспериментально.
Лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, работает следующим образом.
Источники фотонов излучают пучки фотонов, пересекающиеся друг с другом, детектор фотонов и измерительная аппаратура регистрируют отсутствие рассеяния фотонов одного пучка на фотонах другого пучка, вычислительная аппаратура представляет словесное сообщение «фотоны имеют волновую природу и не подвержены упругим соударениям.
Лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и
hf
квантово-волновую теорию эффекта Комптона, работает следующим образом.
Источник фотонов излучает пучок фотонов, направленный на зеркало под прямым углом, детектор фотонов и измерительная аппаратура регистрируют изменение знака скорости фотонов на противоположный при «отражении jix от зеркала или регистрируют прохождение значения скорости фотонов через нуль, вычислительная аппаратура представляет словесное сообщение (фотоны при нулевой скорости не существуют; падающий и «отраженный фотоны - это разные фотоны; фотоны не могут отражаться от объектов; объяснять эффект Комптона с позиций упругого соударения фотона и электрона некорректно.
Лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, работает следующим образом.
Источник фотонов направляет фотон на неподвижный электрон, детектор фотонов, измерительная и вычислительная аппаратура регистрируют фотон, отраженный в результате упругого соударения с электроном в соответствии с квантово-механической теорией эффекта Комптона, регистрируют ускорение электрона, получивщего энергию от фотона, регистрируют отсутствие другого фотона, который должен излучаться вследствие ускорения электрона, и представляют словесное сообщение «зарегистрированный фотон и есть излученньш ускоряющимся электроном, фотоны не могут отражаться
от объектов; объяснять эффект Комптона с позиций упругого соударения фотона и электрона некорректно.
Лабораторная установка для проведения физических экспериментов, подтверждающих корректировку волновых обобщений Луи де Бройля и квантово-волновую теорию эффекта Комптона, работает следующим обра зом.
Источник фотонов направляет фотон с частотой f на неподвижный электрон, детектор фотонов, измерительная и вычислительная аппаратура определяют угол 9 направления движения вторичного, квазиотраженного фотона, излученного получивщим ускорение а электроном, измеряемый относительно направления движения первичного фотона, определяют угол (р «падения фотона, равный углу «отражения, измеряемые относительно направления движения электрона, обусловленного полученной от фотона энергиеи, и представляют его в виде:  , определеяют, частоту 2, вторичного, «рассеянного фотона, излученного движущимся электроном, и представляют ее с учетом эффекта Доплера при Ve«c, в виде:
/,   1 +  cos   /, 1 - - sin - , определяют энергию первичного фотона Е
- -  с}  с 2)
hf, энергию вторичного, «рассеянного фотона и представляют ее в виде:
Е-,  hf)  hf.l  , кинетическую энергию электрона и представляют
I с 2)
п + вf. электрона и представляют ее в виде:/е  электрона и представляют ее в виде: /Ig  импульс электрона и представляют его рость электрона и представляют ее в /г  2 sin - -, регистрируют эффект Комптона
ЛЯ  Я,
1 V, .
Л /,
- с 2
, Я, /г 2 . в 2h . ,е,.
АЯ   - sin- -, а также представляют словесное сообщение
с WQ Я,2 cniQ 2
«квантово-волновая теория удовлетворительно объясняет эффект Комптона, который в свою очередь является экспериментальным подтверждением скорректированного волнового обобщения в части кинетической энергии частицы
вещества Е - - . Аналитическое обоснование
новки. f.
V6
или при Ve«c AЯ   или
с 2  J- v . в 2/,  -, определяют длину волны с 2 ,c -  -j - --, определяют  2/,v,sin- 2sinв виде:   -, определяют ско/2-2 sin - 2 виде: v,- или при V.«c и представляют результаты в нредлагаемой лабораторной устаДля любого объекта кинетическая энергия определяется следующим образом.
Fdt  mdv, Fdx  т-dv, dE  mvdv
У инертной частицы скорость скачком изменяться не может, поэтому для нее
с- г J  Ь  т vdv  -
J9
Фотон является безинерционным объектом и приобретает свою скорость не постепенно, а скачком- т.е. dv  с. Поэтому для него
dE  dmc-c.
/(Г)-/(0) dt
„ тс (df(t} .2
Е     тс
/(n-/(0)J dt
где Т - период излучения фотона, например, время перехода электрона с высшего энергетического уровня на низший.
Таким образом, Е  тс - это кинетическая энергия фотона. При этом, поскольку его энергия покоя равна нулю, то его полная энергия состоит лишь из кинетической
тс
Неоднозначность волнового обобщения.
Луи де Бройль обобщил волновые свойства фотонов на инерциальные частицы материи, постулировав для последних w  ijf r  JL
ч fj4 fv.
Однако, это не единственный вариант обобщения. Более того, этот вариант кажется не самым удачным по следующим причинам.
Фотоны безинерционны. Это принципиально отличает их от инертных частиц. Поэтому вероятность того, что выражение для энергии инертных частиц будет точно таким же, как и для фотонов, не велика. Например, для инертной частицы Е  mvV2, а для фотона Е  mv.
Кроме того, волновые свойства определяются не только энергией и
импульсом, но и фазовой скоростью волны Уф.
Из трех величин - энергии, импульса и фазовой скорости, обобщаться могут только две, третья является расчетной. И в этом смысле все три величины равноправны. Можно было бы постулировать энергию и фазовую скорость, а рассчитывать импульс или постулировать импульс и фазовую скорость, а рассчитывать энергию.
Де Бройль постулировал полную энергию и импульс р.
Для волн де Бройля расчет фазовой скорости дает
v,/, -,
Скорость частицы v реально может быть равна нулю. При этом Уф становится равной бесконечности.
Однако, скорость не может быть бесконечной, следовательно, волновое обобщение де Бройля в части полной энергии частицы вещества W  hf,, некорректно
Кроме того, разделение волнового пакета, вызванного дисперсией, на несколько пакетов, т.е. как бы разделение частицы доказывает, что этот вариант обобщения неудачен.
Других вариантов обобщения, по меньщей мере семь.
Второй вариант.
Из трех величин - энергии, импульса и фазовой скорости, обобщать энергию наиболее затруднительно. Вернемся к обобщению де Бройля
W,  /7/,
Но энергия фотона hf- это только кинетическая энергия. Распространять выражение Е  hfna полную энергию, т.е. в том числе на энергию покоя инертной частицы является в значительной степени произволом и поэтому более рискованно, чем только на ее кинетическую энергию Е. Этот риск и привел к бесконечной фазовой скорости. Следовательно, более предпочтительным вариантом обобщения является
,  /г/,
Однако, кинетическая энергия фотона Е  mv, а для инертной частицы Е  . Исходя из этого не следует ли постулировать Е - /г//2
Подобных проблем не возникает при обобщении импульса. Для фотона р  mv и для инертной частицы р  mv. Следовательно, если для фотона
-т
Пусть это обобщение де Бройля будет первой обобщенной величиной.
При определении второй величины, как и в случае первой, будем придерживаться буквального обобщения.
Поскольку в случае с фотоном фазовая скорость волны равна скорости самого фотона, для инертной частицы также будем полагать, что фазовая скорость волны, соответствующей частице, равна скорости частицы
яф  V,
Тогда кинетическая энергия частицы рассчитывается следующим образом.
hmvl  А/,
Я. 2 21/
Как и предполагалось выше, принципиальное отличие безинерционного фотона от инертных частиц привело к отличию в выражениях для их волновых энергий.
При этом налицо дуальность соотношений:
-для фотона Е  mv  /Ф  р  mv  -, Vф  v:
„  /г/,h
-ДЛЯ частицы Е   , Рч -   -,   v
22л
В рассматриваемом варианте, если частица покоится, то она не проявляет волновых свойств. Этот вывод выглядит вполне естественным, особенно по сравнению с вариантом обобщения де Бройля, в котором при v  О V,ф 00. Более строгим видом представленног п  {i;,v/ / РЧт  Ф чтГ /1,/ Однако, в настоящее время нет основ Третий вариант. ч  Л    тогда/),  2/7//1, Здесь А:  2 (см. второй вариант). Четвертый вариант. г. 7 г 2h С Е  /гД, v,f,  с, тогда рч   Пятый вариант. .,  /г/ч, рч  /Я,, тогда v  v/2 Шестой вариант. Р,  /2/Я.,, Учф  С, тогда ч  /v/c Седьмой вариант.
/2С/Я„-ШпС
гтг2J    Iu - л
РГч  WyC  /2/Ч, v  С, тогда р,2
4
Восьмой вариант.
W,,  ,   УЧ, тогда РЧ  2/2//1 - 2moc /v.
Таким образом, с вариантом де Бройля может быть не менее восьми вариантов обобщения. Формально все они равноправны, однако вариант де Бройля представляется наименее вероятным из-за того, что в нем фазовая о обобщения является аний предполагать, что k  1
скорость практически всегда превышает скорость света и часто равняется буквально бесконечности. В добавок ко всему происходит разделение волнового пакета, т.е. как бы разделение частицы.
Самым предпочтительным вариантом представляется второй, который и предлагается в качестве корректировки волнового обобщения де Бройля..
Экспериментальное подтверждение предложенного варианта обобщения.
Таковым является выполненное измерение кванта магнитного потока
Фо.
обусловленного движением куперовской пары электронов. При этом длина волны куперовской пары
h /1„
2m.,v., 2
Частота ее волны
/л- Y
Электрический ток, обусловленный движением куперовской пары электронов,
агд/г,
Энергия кванта магнитного потока
icfiu sf
Кинетическая энергия куперовской нары электронов, равная энергии кванта магнитного потока,
Е -Е hf
Ч ч
Кинетическая энергия электрона, равная половине кинетической энергии пары
.,.
Таким образом, предложенный вариант обобщения имеет экспериментальное подтверждение.
Первый эксперимент по выявлению «упругих свойств фотонов.
Пересекающиеся лучи света со всей очевидностью свидетельствуют, что фотоны не подвержены упругим соударениям между собой.
Второй эксперимент по выявлению «упругих свойств фотонов.
Пусть на зеркало падает луч света под прямым углом. Тогда отраженный луч составляет с зеркалом также прямой угол. Предположим, что фотоны могут отражаться от объектов. Поскольку при отражении скорость фотона изменилась на противоположную, то это означает, что в какой-то момент времени его скорость была равна нулю. Однако, в состоянии покоя фотон существовать не может. Следовательно, исходное предположение не верно. При ударе об объект фотон погибает, т.е. поглощается частицей объекта. Возбужденная частица излучает другой фотон, в общем случае с другой частотой. Поскольку фотоны не могут упругих свойствах не приходится.
Третий эксперимент по выявлению «упругих свойств фотонов.
Таковым является эксперимент по регистрации эффекта Комптона, который на первый взгляд казалось бы свидетельствует об упругом характере фотона.
В механической теории эффекта Комптона, в энергетическом балансе учитывается энергия «отраженного фотона, В то же время упущено из виду, что ускорившийся в результате «соударения с фотоном электрон, обязательно должен излучить квант электромагнитной энергии.
Таким образом, якобы отраженный (рассеянный) фотон - это и есть «забытый, излученный при ускорении электрона квант. Другими словами, в этом эксперименте нет отраженных фотонов. Следовательно, во-первых, механическая теория эффекта Комптона некорректна и во-вторых, эффект Комптона недвусмысленно свидетельствует об отсутствии у фотонов упругих свойств.
Еще раз о фотоне, как о частице.
Повсеместно фотон рассматривается, как объект материи, которому можно поставить в соответствие некую меру движения или взаимодействия (импульс, энергию) с другими объектами материи, например инертными отражаться от объектов, говорить об их
Однако, фотон - это квант, а квант - это порция энергии, а энергия это не объект материи, а мера его движения или взаимодействия.
Таким образом, фотон - это не объект материи, а мера движения или взаимодействия объекта материи. Поэтому он не может взаимодействовать с какими-либо объектами материи, т.к. энергия взаимодействовать, например с телом не может, как не может и взаимодействовать с энергией. Поэтому не может быть столкновения фотонов между собой, их рассеяния друг на друге. Пе может быть упругих столкновений фотонов с электронами и другими материальными частицами.
Следовательно, представление о фотоне, как об элементарной частице в принципе неверно.
Из всего выше сказанного следует,
что фотоны имеют волновую природу и обладают квазикорпускулярными свойствами.
О теориях эффекта Комптона.
Выше было показано, что механическая теория эффекта Комптона некорректна.
Утверждение, что эффект Комптона в принципе не может быть объяснен с точки зрения волновой теории, поскольку при этом частота фотона якобы не должна измениться, мягко говоря не является бесспорным.
Во-первых, электрон, на котором рассеивается фотон, приобретает движение. Поэтому в отношении рассеянного фотона проявляется эффект Доплера, в силу чего его частота уменьшается.
Во-вторых, электрон, поглотив фотон с энергией /г/, часть этой энергии расходует на собственное движение, а остальную излучает в виде нового фотона, с меньшей энергией и естественно, с меньшей частотой.
Таким образом, волновая теория может оказаться непротиворечивой и во всяком случае более предпочтительной, чем механическая теория, основанная на несостоятельном понятии «упругости фотона и «забывшая учесть излучение ускоряюш;егося электрона..
Квантово-волновая теория эффекта Комптона.
Первичный фотон с частотой/i поглощается неподвижным электроном. Излученный получившим ускорение а электроном вторичный, «рассеянный фотон движется под углом 9 , измеряемым относительно направления движения первичного фотона. Угол  «падения фотона равен углу «отражения, они измеряются относительно направления движения электрона, обусловленного полученной от фотона энергией, причем
лг + б   -у-.
Частота у, вторичного, «рассеянного фотона, излученного движущимся электроном, с учетом эффекта Доплера при Ve«c, гr( л t- A  t  Q  1+ -cos /,  .  с)  с 1) Энергия первичного фотона Е  hf ного фотона V С 2j Кинетическая энергии электрона Eg-   f  или Eg  - с 22 Частота волны электрона гг f, . д Л  2/,5Ш-. с 2 Длина волны электрона V,,VCя, ГQЛ   2/,v,sin- 2sinгде /1 - длина волны нервичного фотона (Я2 - вторичного). Импульс электрона
т„у„ - -
я,.
Скорость электрона
A-2sin-/2-2sin -
92
V,  ИЛИ при Ve«C V - ,
,WoA,
где Wo -масса покоя электрона. Тогда . Энергия вторичного, «рассеян.
-.я
-1
1
1 V, .
л /, 1
-
с 2
, Я, /7 2 .  2/7 . ,
Дя    - .
с OTO Я|2 cWfl 2
Таким образом, квантово-волновая теория удовлетворительно объясняет эффект Комптона, который в свою очередь является экснериментальным подтверждением скорректированного волнового обобщения в части кинетической энергии частицы вещества Е  - и ее фазовой скорости
V,,.
Результаты.
1.Показана ошибочность варианта волнового обобщения де Бройля в части полной энергии и фазовой скорости.
2.Скорректированы волновые обобщения для инертных частиц
чф  v,  Ец  -.
3.Показано отсутствие у фотонов упругих свойств..
4.Показана некорректность механической теории эффекта Комптона.
5.Предложена квантово-волновая теория эффекта Комптона.
Таким образом, предлагаемая лабораторная установка, в отличие от прототипа, обеспечивает повышение точности и достоверности результатов
V 9
или при Ve«c АЯ  л.,  или
с 2
физических экспериментов, представление сообщений о промежуточных результатах определения исследуемых параметров, комментариев и выводов, представление результатов в виде формул, что повышает наглядность и позволяет использовать ее в целях обучения.
Эффективность предлагаемой лабораторной установки обусловливается ее простотой и наглядностью. Автор 4VWWWU WИ.П.Попов