постоянна лента, на какво е равна постоянната лента
Констант Планк(квант на действие) - основната константа на квантовата теория, коефициент, който свързва количеството енергия на квант електромагнитно излъчване с неговата честота, както и като цяло количеството на енергийния квант на всяка линейна осцилаторна физическа система с нейната честота. Свързва енергия и импулс с честота и пространствена честота, действия с фаза. Това е квант на ъгловия момент. За първи път се споменава от Планк в работата му върху топлинното излъчване и затова е кръстен на него. Обичайното обозначение е латински. J s erg s. eV s.

Често използвана стойност:

J s, erg s, eV s,

наречена намалена (понякога рационализирана или намалена) константа на Планк или константа на Дирак. Използването на тази нотация опростява много формули на квантовата механика, тъй като традиционната константа на Планк влиза в тези формули във формата, разделена на константа.

На 24-та Генерална конференция по мерки и теглилки на 17-21 октомври 2011 г. беше единодушно приета резолюция, в която по-специално се предлага в бъдеща ревизия на Международната система от единици (SI) да се предефинират единиците SI по такъв начин, че константата на Планк да е точно равна на 6,62606X·10−34 J·s, където X замества една или повече значими цифри, които ще бъдат определени в бъдеще въз основа на най-добрите препоръки на CODATA. В същата резолюция беше предложено да се определят по същия начин точните стойности на константата на Авогадро, елементарния заряд и константата на Болцман.

• 1 Физическо значение
• 2 История на откритията
  • 2.1 Формула на Планк за топлинно излъчване
  • 2.2 Фотоелектричен ефект
  • 2.3 Ефект на Комптън
• 3 Методи за измерване
  • 3.1 Използване на законите на фотоелектричния ефект
  • 3.2 Анализ на спектъра на спирачното лъчение
• 4 Бележки
• 5 Литература
• 6 връзки

физически смисъл

В квантовата механика импулсът има физическото значение на вълнов вектор, енергията - честоти и действието - вълнови фази, но традиционно (исторически) механичните величини се измерват в други единици (kg m / s, J, J s), различни от съответстваща вълна (m −1, s −1, безразмерни фазови единици). Константата на Планк играе ролята на фактор на преобразуване (винаги един и същ), свързващ тези две системи от единици - квантова и традиционна:

(импулс) (енергия) (действие)

Ако системата от физически единици вече беше формирана след появата на квантовата механика и адаптирана за опростяване на основните теоретични формули, константата на Планк вероятно просто щеше да бъде направена равна на единица или поне на по-кръгло число. В теоретичната физика c системата от единици често се използва за опростяване на формули, в които

.

Константата на Планк също има проста оценъчна роля в разграничаването на областите на приложимост на класическата и квантовата физика: в сравнение с големината на действието или стойностите на ъгловия импулс, характерни за разглежданата система, или продуктите на характеристичния импулс от характерния размер или характерната енергия по характерното време, показва колко е приложима към дадена физическа система класическата механика. А именно, ако е действието на системата и е нейният ъглов момент, тогава при или поведението на системата се описва с добра точност от класическата механика. Тези оценки са пряко свързани с отношенията на несигурност на Хайзенберг.

История на откритията

Формула на Планк за топлинно излъчване

Основна статия: Формула на Планк

Формулата на Планк е израз за спектралната плътност на мощността на излъчване от черно тяло, получена от Макс Планк за равновесната плътност на излъчване. Формулата на Планк е получена след като става ясно, че формулата на Рейли-Джинс описва задоволително излъчването само в областта на дългите вълни. През 1900 г. Планк предлага формула с константа (по-късно наречена константа на Планк), която се съгласува добре с експерименталните данни. В същото време Планк вярва, че тази формула е просто успешен математически трик, но няма физическо значение. Тоест Планк не приема, че електромагнитното лъчение се излъчва под формата на отделни порции енергия (кванти), чиято величина е свързана с честотата на излъчване чрез израза:

Впоследствие беше извикан коефициентът на пропорционалност Константа на Планк, = 1,054 10−34 J s.

фотоелектричен ефект

Основна статия: фотоелектричен ефект

Фотоелектричният ефект е излъчването на електрони от вещество под въздействието на светлина (и най-общо казано, всяко електромагнитно излъчване). кондензирани вещества (твърди и течни) излъчват външен и вътрешен фотоелектричен ефект.

Фотоелектричният ефект е обяснен през 1905 г. от Алберт Айнщайн (за което той получава Нобелова награда през 1921 г. благодарение на номинацията на шведския физик Озеен) въз основа на хипотезата на Планк за квантовата природа на светлината. Работата на Айнщайн съдържа важна нова хипотеза - ако Планк предполага, че светлината се излъчва само на квантувани порции, тогава Айнщайн вече вярва, че светлината съществува само под формата на квантувани порции. От закона за запазване на енергията, когато светлината е представена под формата на частици (фотони), формулата на Айнщайн за фотоелектричния ефект следва:

където - т.нар. работна функция (минималната енергия, необходима за отстраняване на електрон от вещество), е кинетичната енергия на излъчен електрон, е честотата на падащ фотон с енергия, е константата на Планк. От тази формула следва наличието на червената граница на фотоелектричния ефект, тоест съществуването на най-ниската честота, под която фотонната енергия вече не е достатъчна, за да „избие“ електрон от тялото. Същността на формулата е, че енергията на фотона се изразходва за йонизация на атом на вещество, т.е. за работата, необходима за „издърпване“ на електрон, а остатъкът се превръща в кинетична енергия на електрон.

Комптън ефект

Основна статия: Комптън ефект

Методи за измерване

Използване на законите на фотоелектричния ефект

При този метод за измерване на константата на Планк се използва законът на Айнщайн за фотоелектричния ефект:

където е максималната кинетична енергия на фотоелектроните, излъчени от катода,

Честотата на падащата светлина, - т.нар. работа на един електрон.

Измерването се извършва по следния начин. Първо, катодът на фотоклетката се облъчва с монохроматична светлина с честота, докато към фотоклетката се прилага блокиращо напрежение, така че токът през фотоклетката спира. В този случай има следната връзка, която следва пряко от закона на Айнщайн:

къде е зарядът на електрона.

След това същата фотоклетка се облъчва с монохроматична светлина с честота и по същия начин се заключва с напрежение

Изваждайки втория израз член по член от първия, получаваме

откъдето следва

Анализ на спектъра на спирачното лъчение

Този метод се счита за най-точният от съществуващите. Използва се фактът, че честотният спектър на спирачните рентгенови лъчи има рязка горна граница, наречена виолетова граница. Неговото съществуване следва от квантовите свойства на електромагнитното излъчване и закона за запазване на енергията. Наистина ли,

къде е скоростта на светлината,

Дължина на вълната на рентгеновите лъчи, - заряд на електрона, - ускоряващо напрежение между електродите на рентгеновата тръба.

Тогава константата на Планк е

Бележки

1. 1 2 3 4 Фундаментални физични константи - пълен списък
2. Относно евентуалното бъдещо преразглеждане на Международната система от единици SI. Резолюция 1 от 24-то заседание на CGPM (2011 г.).
3. Споразумение за обвързване на килограма и приятелите с основите - физика-математика - 25 октомври 2011 г. - New Scientist

Литература

• Джон Д. Бароу. Константите на природата; От Алфа до Омега - Числата, които кодират най-дълбоките тайни на Вселената. - Pantheon Books, 2002. - ISBN 0-37-542221-8.
• Щайнер Р. История и напредък в точни измервания на константата на Планк // Доклади за напредъка във физиката. - 2013. - кн. 76. - С. 016101.

Връзки

• Ю. К. Земцов, Лекции по атомна физика, размерен анализ
• История на уточняването на константата на Планк
• Справочник на NIST за константи, единици и несигурност

постоянна лента, на какво е равна постоянната лента

Постоянната информация на Планк за

Константата на Планк определя границата между макрокосмоса, където се прилагат законите на механиката на Нютон, и микрокосмоса, където се прилагат законите на квантовата механика.

Макс Планк, един от основателите на квантовата механика, стигна до идеята за квантуване на енергията, опитвайки се да обясни теоретично процеса на взаимодействие между наскоро откритите електромагнитни вълни ( см.уравненията на Максуел) и атомите и по този начин решават проблема с излъчването на черното тяло. Той осъзна, че за да се обясни наблюдаваният емисионен спектър на атомите, трябва да се приеме за даденост, че атомите излъчват и абсорбират енергия на части (което ученият нарича кванти) и само при определени вълнови честоти. Енергията, пренасяна от един квант, е равна на:

където vе честотата на излъчване, и ч — елементарен квант на действие,което е нова универсална константа, която скоро получи името Константа на Планк. Планк е първият, който изчислява стойността му въз основа на експериментални данни h = 6,548 × 10 -34 J s (SI); по съвременни данни h = 6,626 × 10 -34 J s. Съответно всеки атом може да излъчва широк диапазон от взаимосвързани дискретни честоти, което зависи от орбитите на електроните в атома. Скоро Нилс Бор ще създаде съгласуван, макар и опростен модел на Бор на атома, в съответствие с разпределението на Планк.

След като публикува резултатите си в края на 1900 г., самият Планк - и това е видно от публикациите му - първоначално не вярва, че квантите са физическа реалност, а не удобен математически модел. Въпреки това, когато пет години по-късно Алберт Айнщайн публикува статия, обясняваща фотоелектричния ефект, основан на квантуване на енергиятарадиация, в научните среди формулата на Планк вече не се възприемаше като теоретична игра, а като описание на реално физическо явление на субатомно ниво, доказващо квантовата природа на енергията.

Константата на Планк се появява във всички уравнения и формули на квантовата механика. По-специално, той определя скалите, от които влиза в сила принципът на неопределеността на Хайзенберг. Грубо казано, константата на Планк ни показва долната граница на пространствените количества, след която не можем да пренебрегнем квантовите ефекти. За песъчинките, да речем, несигурността на произведението от техния линеен размер и скорост е толкова малка, че може да бъде пренебрегната. С други думи, константата на Планк очертава границата между макрокосмоса, където се прилагат законите на механиката на Нютон, и микрокосмоса, където влизат в сила законите на квантовата механика. Получена само за теоретично описание на едно физическо явление, константата на Планк скоро се превърна в една от основните константи на теоретичната физика, определена от самата природа на Вселената.

Вижте също:

Макс Карл Ернст Лудвиг Планк, 1858-1947

немски физик. Роден в Кил в семейството на професор по право. Като виртуозен пианист, Планк в младостта си е бил принуден да направи труден избор между науката и музиката (казват, че преди Първата световна война пианистът Макс Планк често е композирал много професионален класически дует с цигуларя Алберт Айнщайн в свободното си време. — Забележка. преводач) Планк защитава докторската си дисертация по втория закон на термодинамиката през 1889 г. в Мюнхенския университет - и през същата година става учител, а от 1892 г. - професор в Берлинския университет, където работи до пенсионирането си през 1928 г. Планк с право се счита за един от бащите на квантовата механика. Днес цяла мрежа от немски изследователски институти носи неговото име.

Паметен знак на Макс Планк в чест на откриването на константата на Планк на фасадата на Хумболтовия университет, Берлин. Надписът гласи: „Макс Планк, който е изобретил елементарния квант на действието, е преподавал в тази сграда. ч,от 1889 до 1928 г.". - елементарен квант на действие, фундаментална физическа величина, която отразява квантовата природа на Вселената. Общият ъглов импулс на физическа система може да се промени само с кратно на константата на Планк. Що се отнася до квантовата механика, физическите величини се изразяват чрез константата на Планк.
Константата на Планк се обозначава с латинската буква ч. Има измерението на енергията, умножена по времето.
По-често използван Обобщаваща константа на Планк

В допълнение към факта, че е удобен за използване във формулите на квантовата механика, той има специално обозначение, не можете да го объркате с нищо.
В системата SI константата на Планк има следното значение:
За изчисления в квантовата физика е по-удобно да се използва стойността на сумарната константа на Планк, изразена чрез електронволта.
Макс Планк въведе своята константа, за да обясни радиационния спектър на напълно черно тяло, като приеме, че тялото излъчва електромагнитни вълни на части (кванти) с енергия, пропорционална на честотата (ч?). През 1905 г. Айнщайн използва това предположение, за да обясни фотоелектричния ефект, като постулира, че електромагнитните вълни се абсорбират в изблици на енергия, пропорционална на честотата. Така се ражда квантовата механика, в чиято валидност и двамата носители на Нобелова награда се съмняват цял ​​живот.

В тази статия, въз основа на концепцията за фотона, се разкрива физическата същност на „фундаменталната константа” на константата на Планк. Дадени са аргументи, показващи, че константата на Планк е типичен параметър на фотона, който е функция на неговата дължина на вълната.

Въведение.Краят на 19 - началото на 20 век е белязан от криза в теоретичната физика, поради неспособността на методите на класическата физика да обосноват редица проблеми, един от които е "ултравиолетовата катастрофа". Същността на този проблем беше, че при установяване на закона за разпределение на енергията в спектъра на излъчване на абсолютно черно тяло по методите на класическата физика, спектралната плътност на енергията на излъчването трябваше да нараства неограничено с намаляването на дължината на вълната на излъчване. Всъщност този проблем показа, ако не вътрешната непоследователност на класическата физика, то, във всеки случай, изключително рязко разминаване с елементарните наблюдения и експерименти.

Изследванията на свойствата на радиацията на черното тяло, които се провеждат в продължение на почти четиридесет години (1860-1900 г.), завършват с хипотезата на Макс Планк, че енергията на всяка система д при излъчване или поглъщане на честота на електромагнитно излъчване ν (\displaystyle ~\nu )може да се промени само с кратно на квантовата енергия:

E γ = hν (\displaystyle ~E=h\nu ) . (1)(\displaystyle~h)

Фактор на пропорционалност ч в израз (1) влезе в науката под името "константа на Планк", ставайки основна константа квантова теория .

Проблемът с черното тяло беше преразгледан през 1905 г., когато Рейли и Джинс от една страна и Айнщайн от друга доказаха независимо един от друг, че класическата електродинамика не може да оправдае наблюдавания радиационен спектър. Това доведе до така наречената „ултравиолетова катастрофа“, така наречена от Еренфест през 1911 г. Усилията на теоретиците (заедно с работата на Айнщайн върху фотоелектричния ефект) доведоха до признаването, че постулатът на Планк за квантуване на енергийните нива не е просто математическо формализъм, но важен елемент от представите за физическата реалност.

По-нататъшно развитие на квантовите идеи на Планк - обосноваване на фотоелектричния ефект с помощта на хипотезата за светлинните кванти (А. Айнщайн, 1905 г.), постулат в теорията на Бор за атомното квантуване на ъгловия момент на електрона в атома (Н. Бор, 1913 г.). ), откриване на връзката на де Бройл между масата на частица и нейната дължина на вълните (L. De Broglie, 1921), и след това създаването на квантовата механика (1925 - 26) и установяването на фундаментални отношения на несигурност между импулса и координатата и между енергията и времето (W. Heisenberg, 1927) доведе до установяването на фундаменталния статус на константата на Планк във физиката.

Съвременната квантова физика също се придържа към тази гледна точка: „В бъдеще ще ни стане ясно, че формулата E / ν \u003d h изразява основния принцип на квантовата физика, а именно връзката между енергия и честота, която има универсален характер: E \u003d hν. Тази връзка е напълно чужда на класическата физика, а мистичната константа h е проявление на загадките на природата, които не са били разбрани по това време.

В същото време имаше алтернативен възглед за константата на Планк: „Учебниците по квантова механика казват, че класическата физика е физика, в която ч е равно на нула. Но всъщност константата на Планк ч - това не е нищо друго освен величина, която всъщност дефинира добре познатата в класическата физика концепция за жироскопа. Това е обяснение за адептите, изучаващи физика ч ≠ 0 е чисто квантов феномен, който няма аналог в класическата физика, беше един от основните елементи, насочени към укрепване на убеждението за необходимостта от квантовата механика.

По този начин възгледите на теоретичните физици относно константата на Планк бяха разделени. От една страна е нейната изключителност и мистификация, а от друга – опит да се даде физична интерпретация, която да не излиза извън рамките на класическата физика. Тази ситуация продължава да съществува във физиката в момента и ще продължава, докато не бъде установена физическата същност на тази константа.

Физическата същност на константата на Планк.Планк успя да изчисли стойността ч от експериментални данни за излъчване на черно тяло: неговият резултат е 6,55 10 −34 J s, с точност от 1,2% от текущо приетата стойност, но за да се обоснове физическата същност на константата ч той не можеше. Разкриването на физическата същност на всяко явление не е характерно за квантовата механика: „Причината за кризата в определени области на науката е общата неспособност на съвременната теоретична физика да разбере физическата същност на явленията, да разкрие вътрешния механизъм на явленията. , структурата на материалните образувания и полета на взаимодействие, за разбиране на причинно-следствените връзки между елементи, явления.“ Следователно, освен митологията, тя не можеше да си представи нищо друго по този въпрос. Като цяло тези възгледи са отразени в работата: „Константата на Планк ч като физически факт означава съществуването на най-малкото, нередуцируемо и несвиваемо крайно количество действие в природата. Като ненулев комутатор за всяка двойка динамични и кинематични величини, които формират измерението на действието чрез техния продукт, константата на Планк генерира свойството некомутативност за тези величини, което от своя страна е първичният и неотстраним източник на неизбежно вероятностните описание на физическата реалност във всякакви пространства на динамика и кинематика. Оттук и универсалността и универсалността на квантовата физика.“

За разлика от идеите на привържениците на квантовата физика за природата на константата на Планк, техните противници бяха по-прагматични. Физическият смисъл на техните идеи се свежда до „изчисляване по методите на класическата механика на стойността на главния ъглов момент на електрона P e (импулс, свързан с въртенето на електрона около собствената му ос) и получаване на математическия израз за константата на Планк " ч » чрез известни фундаментални константи.“ От което физическото лице е обосновано: „ Константа на Планк « ч » е равно на размер класическиглавният ъглов импулс на електрона (свързан с въртенето на електрона около собствената му ос), умножен по 4 стр. ”

Погрешността на тези възгледи се крие в неразбирането на природата на елементарните частици и произхода на появата на константата на Планк. Електронът е структурен елемент на атом на вещество, който има собствена функционална цел - формирането на физикохимичните свойства на атомите на веществото. Следователно той не може да действа като носител на електромагнитно излъчване, т.е. хипотезата на Планк за предаването на енергия от квант към електрон е неприложима.

За да обосновем физическата същност на константата на Планк, нека разгледаме този проблем в исторически аспект. От горното следва, че решението на проблема с „ултравиолетовата катастрофа“ е хипотезата на Планк, че излъчването на напълно черно тяло се случва на порции, т.е. енергийни кванти. Много физици от онова време първоначално приемаха, че квантуването на енергията е резултат от някакво неизвестно свойство на материята, която абсорбира и излъчва електромагнитни вълни. Но още през 1905 г. Айнщайн развива идеята на Планк, приемайки, че квантуването на енергията е свойство на самото електромагнитно излъчване. Въз основа на хипотезата за светлинните кванти той обяснява редица модели на фотоелектричния ефект, луминесценцията и фотохимичните реакции.

Валидността на хипотезата на Айнщайн е експериментално потвърдена от изследването на фотоелектричния ефект от R. Millikan (1914-1916) и от изследването на рентгеновото разсейване от електрони от A. Compton (1922-1923). Така става възможно светлинният квант да се разглежда като елементарна частица, подчинена на същите кинематични закони като частиците на материята.

През 1926 г. Луис предлага термина „фотон“ за тази частица, който е приет от научната общност. Според съвременните представи фотонът е елементарна частица, квант на електромагнитното излъчване. Маса на покой на фотона м g е нула (експериментално ограничение мж<5 . 10 -60 г), и поэтому его скорость равна скорости света . Электрический заряд фотона также равен нулю .

Ако фотонът е квант (носител) на електромагнитно излъчване, то неговият електрически заряд не може да бъде равен на нула по никакъв начин. Непоследователността на това представяне на фотона се превърна в една от причините за неразбирането на физическата същност на константата на Планк.

Неразрешимото обосноваване на физическата същност на константата на Планк в рамките на съществуващите физически теории позволява да се преодолее етеродинамичната концепция, разработена от V.A. Atsukovsky.

В етеродинамичните модели елементарните частици се интерпретират като затворени вихрови образувания(пръстени), в стените на които етерът е значително уплътнен, а елементарни частици, атоми и молекули са структури, които обединяват такива вихри. Наличието на пръстеновидно и спирално движение съответства на наличието на механичен момент (спин) в частиците, насочен по оста на нейното свободно движение.

Според тази концепция структурно фотонът е затворен тороидален вихър с пръстеновидно движение на тора (като колела) и спирално движение вътре в него. Източникът на генериране на фотони е двойката протон-електрон от атоми на материята. В резултат на възбуждане, поради симетрията на структурата си, всяка двойка протон-електрон генерира два фотона. Експериментално потвърждение за това е процесът на анихилация на електрон и позитрон.

Фотонът е единствената елементарна частица, която се характеризира с три вида движение: въртеливо движение около собствената си ос на въртене, праволинейно движение в дадена посока и въртеливо движение с определен радиус Р спрямо оста на линейно движение. Последното движение се интерпретира като движение по циклоидата. Циклоида е периодична функция по абсцисата с период 2π Р (\displaystyle 2\pi r)/…. За фотон циклоидният период се интерпретира като дължина на вълната λ , което е аргументът на всички други фотонни параметри.

От друга страна, дължината на вълната също е един от параметрите на електромагнитното излъчване: смущение (промяна на състоянието) на електромагнитното поле, разпространяващо се в пространството. За която дължината на вълната е разстоянието между две най-близки една до друга точки в пространството, в които трептенията възникват в една и съща фаза.

От което следва значителна разлика в понятията за дължина на вълната на фотона и електромагнитното излъчване като цяло.

За един фотон дължината на вълната и честотата са свързани чрез връзката

ν = u γ / λ, (2)

където u γ е скоростта на праволинейното движение на фотона.

Фотонът е понятие, отнасящо се до семейство (набор) от елементарни частици, обединени от общи признаци на съществуване. Всеки фотон се характеризира със свой специфичен набор от характеристики, една от които е дължината на вълната. В същото време, като се вземе предвид взаимозависимостта на тези характеристики една от друга, на практика стана удобно да се представят характеристиките (параметрите) на фотона като функции на една променлива. Дължината на вълната на фотона се определя като независима променлива.

Известна стойност u λ = 299 792 458 ± 1,2 / дефинирана като скоростта на светлината. Тази стойност е получена от K. Ivenson и неговите колеги през 1972 г., използвайки цезиевия честотен стандарт на CH 4 лазера и използвайки криптоновия честотен стандарт, неговата дължина на вълната (около 3,39 μm). Така формално скоростта на светлината се определя като праволинейната скорост на фотоните с дължина на вълната λ = 3,39 10 -6 м. Теоретично (\displaystyle 2\pi r)/… е установено, че скоростта на (праволинейните) фотони е променлива и нелинейна, т.е. u λ = е( λ). Експериментално потвърждение за това е работата, свързана с изследването и разработването на лазерни честотни стандарти (\displaystyle 2\pi r)/…. От резултатите от тези изследвания следва, че всички фотони, за които λ < 3,39 10 -6 m, движещи се по-бързо от скоростта на светлината. Ограничителната скорост на фотоните (гама диапазон) е втората звукова скорост на етера 3 10 8 m/s (\displaystyle 2\pi r)/….

Тези изследвания ни позволяват да направим още едно важно заключение, че промяната в скоростта на фотоните в района на тяхното съществуване не надвишава ≈ 0,1%. Такава относително малка промяна в скоростта на фотоните в района на тяхното съществуване ни позволява да говорим за скоростта на фотоните като квазипостоянна стойност.

Фотонът е елементарна частица, чиито неотменими свойства са маса и електрически заряд. Експериментите на Еренгафт доказаха, че електрическият заряд на фотон (субеелектрон) има непрекъснат спектър, а от експериментите на Миликан следва, че за рентгенов фотон с дължина на вълната приблизително 10 -9 m електрическият заряд е 0,80108831 C (\ стил на показване 2\pi r )/….

Според първото материализирано определение на физическата същност на електрическия заряд: „ елементарният електрически заряд е пропорционален на масата, разпределена върху сечението на елементарния вихър“ следва обратното твърдение, че масата, разпределена върху напречното сечение на вихъра, е пропорционална на електрическия заряд. Въз основа на физическата природа на електрическия заряд следва, че масата на фотона също има непрекъснат спектър. Въз основа на структурното сходство на елементарните частици на протона, електрона и фотона, стойностите на масата и радиуса на протона (съответно, m p = 1.672621637(83) 10 -27 кг, rстр = 0.8751 10 -15 m (\displaystyle 2\pi r)/…), както и при предположението, че плътността на етера в тези частици е еднаква, масата на фотона се оценява на 10 -40 kg, а неговата кръгова орбита радиусът е 0,179◦10 −16 m, радиусът на фотонното тяло (външният радиус на тора) вероятно е в диапазона от 0,01 - 0,001 от радиуса на кръговата орбита, т.е. около 10 -19 - 10 -20 м.

Въз основа на концепциите за множеството фотони и зависимостта на параметрите на фотоните от дължината на вълната, както и експериментално потвърдените факти за непрекъснатостта на спектъра на електрическия заряд и масата, можем да приемем, че e λ , m λ = f ( λ ) , които имат характер на квазиконстанта.

Въз основа на гореизложеното можем да кажем, че изразът (1), установяващ връзката на енергията на всяка система по време на излъчване или поглъщане на електромагнитно излъчване с честота ν (\displaystyle ~\nu )не е нищо повече от връзката между енергията на фотоните, излъчени или погълнати от тялото, и честотата (дължината на вълната) на тези фотони. А константата на Планк е корелационният коефициент. Такова представяне на връзката между енергията на фотона и неговата честота премахва от константата на Планк значението на нейната универсалност и фундаменталност. В този контекст константата на Планк става един от параметрите на фотона, в зависимост от дължината на вълната на фотона.

За пълно и достатъчно доказателство на това твърдение, нека разгледаме енергийния аспект на фотона. От експериментални данни е известно, че фотонът се характеризира с енергиен спектър, който има нелинейна зависимост: за инфрачервени фотони Е λ = 0,62 eV за λ = 2 10 -6 м, рентгенова снимка Е λ = 124 eV за λ = 10 -8 m, гама Е λ = 124000 eV за λ = 10 -11 м. От природата на движението на фотона следва, че общата енергия на фотона се състои от кинетичната енергия на въртене около собствената му ос, кинетичната енергия на въртене по кръгова траектория (циклоида) и енергията на праволинейна движение:

E λ = E 0 λ + E 1 λ+E 2 λ , (3)

където E 0 λ = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ е кинетичната енергия на въртене около собствената си ос,

E 1 λ = m λ u λ 2 е енергията на праволинейно движение, E 2 λ = m λ R 2 λ ω 2 λ е кинетичната енергия на въртене по кръгова траектория, където r γ λ е радиусът на фотонното тяло , R γ λ е радиусът на кръговата траектория , ω γ λ е естествената честота на въртене на фотона около оста, ω λ = ν е кръговата честота на въртене на фотона, m λ е масата на фотона.

Кинетична енергия на фотон в кръгова орбита

E 2 λ = m λ r 2 λ ω 2 λ = m λ r 2 λ (2π u λ / λ) 2 = m λ u λ 2 ◦ (2π r λ / λ) 2 = E 1 λ ◦ (2π r λ /λ) 2 .

E 2 λ = E 1 λ ◦ (2π r λ / λ) 2 . (четири)

Израз (4) показва, че кинетичната енергия на въртене по кръгова траектория е част от енергията на праволинейно движение, което зависи от радиуса на кръговата траектория и дължината на вълната на фотона

(2π r λ / λ) 2 . (5)

Нека изчислим тази стойност. За инфрачервени фотони

(2π r λ / λ) 2 \u003d (2π 10 -19 m / 2 10 -6 m) 2 \u003d π 10 -13.

За фотони в гама диапазон

(2π r λ / λ) 2 \u003d (2π 10 -19 m / 2 10 -11 m) 2 \u003d π 10 -8.

Така в цялата област на съществуване на фотона неговата кинетична енергия на въртене по кръгова траектория е много по-малка от енергията на праволинейно движение и може да бъде пренебрегната.

Нека оценим енергията на праволинейното движение.

E 1 λ \u003d m λ u λ 2 = 10 -40 kg (3 10 8 m / s) 2 = 0,9 10 -23 kg m 2 / s 2 = 5,61 10 -5 eV.

Енергията на праволинейното движение на фотона в енергийния баланс (3) е много по-малка от общата енергия на фотона, например в инфрачервения диапазон (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.

Така, с оглед на малките енергии на праволинейно движение и движение по кръгова траектория, можем да кажем, че енергийният спектър на фотона се състои от спектъра на неговите собствени кинетични енергии на въртене около оста на фотона.

Следователно израз (1) може да бъде представен като

д 0 λ = hν ,

т.е.(\displaystyle ~E=h\nu )

m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ = ч ν . (6)

ч = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ / ν = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ / ω λ . (7)

Израз (7) може да се представи в следния вид

ч = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ / ω λ = (m λ r 2 γ λ) ω 2 γ λ / ω λ = k λ (λ) ω 2 γ λ / ω λ .

ч = k λ (λ) ω 2 γ λ / ω λ . (осем)

Където k λ (λ) = m λ r 2 γ λ е някаква квазиконстанта.

Нека оценим стойностите на естествените честоти на въртене на фотоните около оста: например,

за λ = 2 10 -6 m (инфрачервен обхват)

ω 2 γ i = д 0i / m i r 2 γ i \u003d 0,62 1,602 10 −19 J / (10 -40 kg 10 -38 m 2) \u003d 0,99 1059 s -2,

ω γ i = 3,14·10·29 об./мин.

за λ = 10 -11 m (гама)

ω γ i = 1,4 10 32 об./мин.

Нека оценим съотношението ω 2 γ λ / ω λ за инфрачервени и гама фотони. След като заместим горните данни, получаваме:

за λ = 2 10 -6 m (инфрачервен обхват) - ω 2 γ λ / ω λ \u003d 6,607 10 44,

за λ = 10 -11 m (гама диапазон) - ω 2 γ λ / ω λ \u003d 6,653 10 44.

Тоест, израз (8) показва, че съотношението на квадрата на собствената честота на въртене на фотона към въртенето по кръгова траектория е квазиконстантна стойност за цялата област на съществуване на фотона. В този случай стойността на честотата на собственото въртене на фотона в областта на съществуване на фотона се променя с три порядъка. От което следва, че константата на Планк има характер на квазиконстанта.

Преобразуваме израз (6) по следния начин

m λ r 2 γ λ ω γ λ ω γ λ = ч ω λ .

М =ч ω λ / ω γ λ , (9)

където M = m λ r 2 γ λ ω γ λ е собственият жироскопичен момент на фотона.

От израз (9) следва физическата същност на константата на Планк: Константата на Планк е коефициент на пропорционалност, който установява връзката между собствения жироскопичен момент на фотона и съотношението на честотите на въртене (по кръговата траектория и неговата собствена), което има характер на квазиконстанта в цялата област на съществуване на фотона.

Преобразуваме израз (7) по следния начин

ч = m λ r 2 γ λ ω 2 γ λ / ω λ = m λ r 2 γ λ m λ r 2 γ λ R 2 λ ω 2 γ λ / (m λ r 2 γ λ R 2 λ ω λ) =

= (m λ r 2 γ λ ω γ λ) 2 R 2 λ / (m λ R 2 λ ω λ r 2 γ λ) =M 2 γ λ R 2 λ / M λ r 2 γ λ,

ч = (M 2 γ λ / M λ) (R 2 λ / r 2 γ λ),

ч ( r 2 γ λ /R 2 λ), = (M 2 γ λ / M λ) (10)

Изразът (10) също показва, че съотношението на квадрата на собствения жироскопичен момент на фотон към жироскопичния момент на движение по кръгова траектория (циклоида) е квазиконстантна стойност в цялата област на съществуване на фотон и е определя се от израза ч ( r 2 γ λ /R 2 λ).