Предельная частота излучения

 

Из истории физики известно, что существование электромагнитных волн предсказал Д. Максвелл. По его же расчетам электромагнитные волны должны были распространяться в пустоте со скоростью света. Усилиями И.Риттера, Г.Герца, В.Рентгена и других ученых были открыты электромагнитные волны во всем диапазоне электромагнитного излучения от радиочастот до гамма излучения. Трудно выделить степень полезности того или иного излучения всего диапазона для нужд человека. Радиоволны (статья: «Никола Тесла» [1]), инфракрасный, красный, несомненно видимый диапазон электромагнитного излучения и далее по списку до γ-излучения. По поводу γ-излучения приведу один интересный факт. Цитата: «К счастью, чем выше энергия гамма-квантов, тем реже они встречаются. Самые энергичные кванты с энергией около 10²⁰ эВ приходят примерно раз в сто лет на квадратный километр земной поверхности. Происхождение столь энергичных гамма-квантов пока не вполне ясно. Значительно большей энергией кванты обладать не могут, так как выше некоторого порога они начинают взаимодействовать с реликтовым микроволновым излучением, приводя к рождению заряженных частиц. Иначе говоря, Вселенная непрозрачна для излучения заметно более энергичного, чем 10²¹–10²⁴ эВ» [2].

Процитирую еще одну фразу из известного источника по физике: «Вслед за экспериментами Герца были получены электромагнитные волны с все возрастающими частотами. В самом деле, оказалось, что можно генерировать волны любой частоты, если найти какой-то способ возбуждения электрических зарядов с соответствующей частотой колебаний. Именно это мы и наблюдаем сегодня: выясняется, что нет никаких физических пределов, ограничивающих частоту электромагнитных волн, - просто требуется подходящий источник колебаний» [3].

Я усомнился в справедливости сказанного по поводу беспредельности электромагнитного излучения, т.к. в природе все конечно и имеет свои размеры и границы.

Возникает вопрос: где заканчивается диапазон электромагнитного излучения и существует ли предел частоты электромагнитного излучения? Или не существует этого предела.

Попробуем вычислить максимальную частоту излучения вещества в природе. Попутно еще раз проверим значение максимальной температуры (Θ_max=4,392365·10¹² К). Для этого воспользуемся данными, полученными экспериментальной физикой. Известно, что желтый свет излучается при температуре равной около 3000 К с частотой 5·10¹⁴ Гц. Сопоставим эту температуру с максимальной и из пропорции найдем предельную частоту излучения. Перед расчетом сделаем оговорку, что не будем обращать внимание на «ультрафиолетовую катастрофу»[1] [4], предположив, что частота излучения линейно растет от повышения температуры, также как уменьшается длина волны.

5·10¹⁴ Гц~3000=х~4,392365·10¹² К

Отсюда, максимальная частота излучения вещества в природе равна:

γ=7,32233·10²³сек^-1

Оценим данную частоту, для чего откроем книги и справочники по физике и увидим, что шкала электромагнитного излучения обрывается на частотах 10²²–10²³ Гц [5]. Данные цифры подтверждают мою мысль о том, что выше частоты γ=7,32233·10²³сек^-1 в природе быть не может. Также не может быть температуры выше Θ_max=4,392365·10¹² К.

Частота излучения определяется скоростью атомных переходов. В природе меньше атома нет источника генерации. Частота генерации определяется шириной спектральных линий. На каждый переход, из нормального состояния в возбужденное и обратно, требуется определенное время. Это явление описано в статье: «Эффект Мёссбауэра и сужение линий» [6]. В данном контексте можно сказать, что частота переходов не может иметь бесконечную величину. В природе все конечно! Критическая частота излучения определяется конечностью размеров осциллятора-генератора, в данном случае – размерами атомов и размерами их ядер.

Радиус ядра определяется формулой

r=1,3·10^-13A^1/3см=1,3A^1/3 Ферми

А – массовое число ядра

Ферми – название применяемой в ядерной физике единицы длины, равной 10^-13 см [7].

Максимальную температуру достичь невозможно, также как максимальную частоту излучения! Однако, некоторые авторы, в некоторых печатных источниках, говорят о температуре лазерного шнура в десятки триллионов градусов. Возможно ли это? Я думаю, что это ошибки в расчетах.

Как невозможно любой механической системе достичь скорости света, также невозможно достичь максимальной температуры!

Все варианты расчетов показывают, что максимальная температура, равная 4,3923 триллиона градусов – корректна, но на практике не достижима. То же самое можно сказать и предельной частоте электромагнитного излучения γ=7,32233·10²³сек^-1. Указанная частота замкнула шкалу, ограничив диапазон электромагнитного излучения атомов.

 

Назад  Вперед

Источники

 

1. Ершов Г.Д., Никола Тесла, Гравитация, http://gennady-ershov.ru/tungusskij-meteorit/nikola-tesla.html
2. Диапазоны излучения и вещество, Элементы, http://elementy.ru/posters/spectrum/diapasons
3. Мэрион Дж.Б., Общая физика с биологическими примерами (пер. с англ.), «Высшая школа», 1986, с.395.
4. Ершов Г.Д., Эйнштейн Альберт и Макс Планк http://gennady-ershov.ru/zemlya-i-fiziki/ejnshtejn-albert-i-maks-plank.html
5. Яворский Б.М., Детлаф А.А., Справочник по физике, «Наука», М. 1979, с. 570
6. Ершов Г.Д., Эффект Мёссбауэра и сужение линий, http://gennady-ershov.ru/effekt-myossbauera/effekt-myossbauera-i-suzhenie-linij.html
7. Савельев И.В., Курс общей физики в 5-ти книгах, «Астрель•АСТ», М. 2004, т. 5, с.280.

[1] Данное явление описано в статье: «Эйнштейн Альберт и Макс Планк», http://gennady-ershov.ru/zemlya-i-fiziki/ejnshtejn-albert-i-maks-plank.html.