Заключение

Математическое уравнение А. Эйнштейна, описывающее экспериментальные закономерности фотоэффекта, имеет более глубокий физический смысл. При правильной интерпретации составляющих этого уравнения, оно становится математической моделью закона формирования спектров атомов и ионов, открытого нами в 1993 году.

Существующие представления о задерживающем потенциале в фотоэффекте глубоко ошибочны. Они противоречат принципиальным схемам работы солнечных батарей.

Новая интерпретация физической сути задерживающего потенциала в фотоэффекте следует из совокупности наших научных результатов о микромире. Она не имеет противоречий и поэтому ближе к реальности, чем старая интерпретация с обилием противоречий.

12.9. Эффект Комптона

Эффект Комптона – самый надёжный и самый точный источник экспериментальной информации о главном параметре электрона – его радиусе.

Известен факт увеличения длины волны отраженных фотонов. Наиболее надежно и точно он фиксируется в эффекте Комптона. При этом, в соответствии с законом локализации фотонов , масса отраженных фотонов уменьшается. Это однозначно свидетельствует о потере массы, а значит - и энергии фотоном. Если владелец потерянной массы остаётся неизвестным, то эффект Комптона становится ярким доказательством нарушения закона сохранения энергии и этот факт невозможно опровергнуть никакими косвенными экспериментами, доказывающими обратное.

Мы уже отметили, что дисбаланс масс ядер при их синтезе объясняется излучением гамма фотонов протонами. Что же касается причины дисбаланса масс фотонов в эффекте Комптона, то этот вопрос не ставился. Поэтому поставим его и попытаемся найти ответ или, в крайнем случае, сформулировать гипотезу о судьбе массы, теряемой отраженным фотоном.

На рис. 168 показана схема экспериментальной установки для изучения эффекта Комптона, а на рис. 169 – схема изменения длины волны отраженных фотонов при изменении угла . В эксперименте использовались рентгеновские фотоны с длиной волны .

Рис. 168. Схема для изучения эффекта Комптона: 1-рентгеновская трубка; 2-свинцовые экраны с прорезями; 3-фотопленка

Как видно (рис. 169), при увеличении угла рассеяния (рис. 168) интенсивность несмещенной линии (рис. 169) падает, а интенсивность смещенной линии возрастает. Чтобы найти математическую модель, описывающую изменение длины волны отраженного фотона, надо знать, прежде всего, геометрические параметры взаимодействующих объектов – рентгеновских фотонов и электронов.

Рис. 169. Схема изменения длины волны отраженных фотонов

от угла

Известно, что длина волны рентгеновского фотона равна радиусу его вращения и изменяется в интервале . Длина волны, а значит и радиус свободного электрона равны , то есть радиус свободного электрона - в интервале изменения радиусов рентгеновских фотонов.

Конечно, при энергетических переходах электрона в атоме, длина его волны (радиуса) изменяется. Однако эти изменения у поверхностных электронов настолько незначительны, что в данном случае ими можно пренебречь. Сравнивая длину волны рентгеновского фотона, использованного в эксперименте, и длину волны электрона , видим их близкие значения.

На рис. 170 приведены спектры ( и ), рассеянные под одним и тем же углом различными веществами.

Рис. 170. Эффект Комптона на радиаторах из различных материалов

Главный вывод, который следует из этого рисунка: при возрастании атомного номера химического элемента вещества, интенсивность несмещенной линии P возрастает, а интенсивность смещенной линии M падает. Так, у лития (Li) максимальная интенсивность излучения состоит из смещенной М составляющей, а у меди (Cu) наоборот, интенсивность несмещенной линии P значительнее интенсивности смещенной линии M.

Возникает вопрос: почему интенсивность смещённой линии (M) с увеличением номера химического элемента вначале растёт, а потом падает (рис. 170)? Ответ на этот вопрос следует из рисунка 171, на котором показаны модели ядер атомов, самих атомов и некоторых молекул. Нетрудно видеть, что поверхность атомов лития и бериллия слабо заселена электронами, поэтому у рентгеновских фотонов имеется возможность взаимодействовать с отдельными электронами этих атомов. Это - главная причина увеличенной интенсивности его смещённой (М) линии (рис. 170). По мере заполнения поверхности атомов электронами интенсивность смещенных линий (М) падает, а несмещённых (Р) растёт (рис. 170). Причина одна. Когда поверхность атома (рис. 171, а и b) слабо заселена электронами, то рентгеновские фотоны имеют большую вероятность взаимодействовать с отдельными электронами.

Рис. 171: а) модель ядра и атом лития; b) модель ядра и атома

бериллия; c) модель молекулы азота; d) модель молекулы воды;

e)модель ядра атома меди; i) архитектоника поверхности многоэлектронного атома; k) валентные электроны , связывающие

атомы в молекулы

При увеличении номера химического элемента увеличивается заполнение поверхностей атомов электронами (рис. 171) и возможность для рентгеновских фотонов взаимодействовать индивидуально с электронами сохраняется до определённого предела. Из рис. 170 следует, что атомы кальция и калия являются предельными для увеличения смещённой М составляющей. Поверхность химических элементов с большими номерами так заселена электронами, что интенсивность смещённой (М) линии начинает уменьшаться, а несмещённой (Р) расти (рис. 170). Это значит, что рентгеновские фотоны теряют возможность взаимодействовать с отдельными электронами и воспринимают поверхность атома, густо заселённую электронами, как некоторую плоскость, отражаясь от которой, они почти не излучают и не теряют свою массу.

Если представить атом меди, ядро которого показано на рис. 171, е, то его поверхность заполнена электронами полнее. Это затрудняет взаимодействие рентгеновских фотонов с отдельными электронами и интенсивность смещенной линии уменьшается, что и наблюдается на рис. 170.

У нас есть основания представить поверхность многоэлектронного атома в виде одуванчика (рис. 171, j). Тогда поверхность такого невозбуждённого атома, заполненная электронами, будет близка к сферической и рентгеновские фотоны отражаются от такой поверхности почти не теряет своей массы, а значит и энергии. Когда же один из электронов материала экрана поглощает фотон, то энергия связи такого электрона с ядром уменьшается, в результате он удаляется от ядра и от общей сферической поверхности атома (рис. 171, k). В таком состоянии он становится активным – готовым вступить в связь с аналогичным электроном другого атома. Так образуется молекула (рис. 171, k).

Таким образом, сравнивая ядра и поверхности атомов лития и бериллия (рис. 171, a и b) с ядром атома меди (рис. 171, е) и воображаемой поверхностью атома меди, заселённую электронами (рис. 171, j), видим значительную возможность рентгеновских фотонов взаимодействовать индивидуально с электронами атома лития и бериллия, и меньшую - с электронами атома меди (рис. 171, j). Экспериментальные данные, представленные на рис. 170, убедительно подтверждают это.

Достоверность этого доказательства усиливается путём аналитического вывода формулы Комптона (365) из схемы (рис. 172) взаимодействия кольцевых моделей фотонов (рис. 31 и 32) и электронов (рис. 58, a).

Рис. 172. Схема взаимодействия фотона с электроном

в эффекте Комптона

Импульс падающего на электрон фотона связан с импульсом отраженного от электрона фотона простой зависимостью (рис. 172)

(362)

После взаимодействия фотона с электроном его импульс изменится на величину

_{. (363)}

Поскольку и , то

(364)

Известно, что эффект Комптона проявляется при взаимодействии между электронами и рентгеновскими фотонами. Это обусловлено тем, что они имеют близкие по величине радиусы, поэтому у нас есть основания обозначить . Полагая также, что , имеем

(365)

Это и есть формула Комптона для расчета изменения длины волны отраженного рентгеновского фотона, которую он подобрал эмпирически в 1922 году и использовал при интерпретации результатов своего эксперимента.

Обозначая массу фотона до отражения через , а после отражения – через и учитывая, что

, (366)

найдём

, (367)

Или

. (368)

Если , то

. (369)

Длина волны рентгеновских фотонов, использованных в эксперименте, . Константа локализации позволяет определить их массу

. (370)

Поскольку угол может изменяться в интервале , то для расчётов возьмём его среднее значение . Тогда

. (371)

Таким образом, рентгеновский фотон, взаимодействуя с электроном под углом , потерял

(372)

своей массы. Тем не менее, если бы из потерянной массы сформировался фотон, то он имел бы радиус

(373)

Как видно, масса (370), потерянная отражённым рентгеновским фотоном, эквивалентна массе рентгеновского фотона (табл. 2).

Сразу возникает вопрос: куда девалась масса, потерянная отражённым рентгеновским фотоном, если она не сформировалась в соответствующий фотон? Конечно, если бы она сформировалась в соответствующий фотон, то приборы обязательно зарегистрировали бы его. Однако чёткой информации об этом нет, поэтому у нас появляются веские основания полагать, что масса, потерянная отражённым фотоном, не оформившись ни в какую частицу, растворилась в пространстве, приняв форму и свойства эфира. В результате закон сохранения энергии не соблюдается.

Установлено, что эффект Комптона надёжно регистрируется лишь при использовании рентгеновских фотонов. Причина – близость размеров рентгеновского фотона и электрона. При отражении фотонов размерами больше рентгеновских, как сообщается, эффект Комптона не регистрируется. Но это, по-видимому, результат отсутствия метода такой регистрации. Тут уместно привести такой пример. Если считать, что ультрафиолетовые, световые и инфракрасные фотоны, тоже теряют энергию при отражениях, тогда согласно формуле (366) самый большой по размеру, но самый маленький по массе, реликтовый фотон потеряет при отражении массу

. (374)

Так как реликтовый фотон с является предельным (фотоны с меньшей массой не существуют, табл. 2), то фотоны с массой не формируются. Магнитная субстанция, представляющая эту массу, не оформившись в фотон, растворяется в пространстве, превращаясь в эфир.