Волны, реальный образ электромагнитной волны

  График изменений электромагнитных волн при движении.
 


  Для тех, кому дорого время вот вывод моей статьи, помещенный в самый конец изложения:



 Любое поле - не новые фотоны  и гравитоны, а измененное состояние одних и тех же квантов пространства.

 Через каждый квант пространства проходят изменения всех полей, со всех сторон всех материальных(вещественных и антивещественных) частей Вселенной. Приходят, изменяют и уходят, возвращая их в прежнее состояние.               




 А теперь сама статья
                *


                Электромагнитные волны.

 
               

   Попробуем сопоставить их с другими волнами. Что у них есть от обычных волн?
   
                Вот два вида широко распространенных  волн.

                Наши любимые морские волны.
 
   
   Они входят в разновидность поверхностных ветровых волн. (Помимо её имеются корабельные, глубинные, сейсмические, приливные и барические - волны из-за изменении атмосферного давления.) Именно поверхностные поступательные волны впервые дали нам примеры интерференции - наложения волн и дифракции - огибания ими препятствий.
   Длинная и интересная цитата из статьи Морские волны сайта Мир океана :
   
   "Высота волн в открытом море может достигать значительной величины, и зависит она, как это было уже сказано, от скорости ветра. Самая высокая волна, которую удалось измерить в Атлантическом океане, оказалась равной 18,3 метра.
   В 1956 году в юго-западной части Тихого океана на советском судне 'Обь', совершающем регулярные научные рейсы в Антарктику, также были зарегистрированы волны высотой 18 метров. В тайфунах Тихого океана отмечены грандиозные волны тридцатиметровой высоты.
   Человеку, стоящему на палубе судна в бушующем море, волны кажутся очень крутыми, нависающими подобно стенам. На самом деле они пологие. Обычно длина волны в 30-40 раз больше ее высоты, лишь в редких случаях соотношение высоты волны к ее длине равно 1:10. Таким образом, наибольшая крутизна волн в открытом море не бывает больше 18 градусов.
   Длина штормовых волн не превышает 250 метров. В соответствии с этим скорость их распространения достигает 60 километров в час. Волны зыби, как более длинные (до 800 метров и более), катятся со скоростью около 100 километров в час, а иногда и еще быстрее.
   Нужно иметь в виду, что с этой гигантской скоростью перемещается не водная масса, образующее волну, а лишь ее форма, более строго - энергия волны. Частица воды в волнующемся море совершает не поступательные, а колебательные движения. Причем колеблется она одновременно в двух направлениям. В вертикальной плоскости ее колебания объясняются различием в уровнях между гребнем волны и ее подошвой. Они возникают под воздействием гравитационных сил. Но так как при опускании гребня до уровня подошвы вода отжимается в стороны, а при его вздымании возвращается на прежнее место, то частице воды невольно совершает колебательные движения также и в горизонтальной плоскости. Сочетание того и другого движений приводит к тому, что фактически частицы воды движутся по круговым орбитам, диаметр которых у поверхности равен высоте волны. Точнее, они описывают спирали, поскольку под воздействием ветра вода получает также и поступательное движение, благодаря которому, как было сказано, возникают морские течения.
   Только скорость движения частиц по орбитам значительно превышает скорость перемещения центров этих орбит в направлении ветра.
   Колебательные движения частиц воды быстро убывают с глубиной. Когда высота волны равна 5 метрам (средняя высота волн при шторме), а длина 100 метрам, то уже не глубине 1 2 метров диаметр волновой орбиты водных частиц равен 2,5 метра, а на глубине 100 метров - всего 2 сантиметра."
 
   Конец длинной цитаты. Очень познавательно и я не удержался, поместил все - очень уж интересная информация.
   
   Первые эффекты интерференции наблюдались именно на таких волнах. Отражаясь от стенок водоема, и пересекаясь с основными волнами, отраженные совмещаясь с основными создавали стоячие волны: стоящие на месте вершины и ямы.
   Уже на этом этапе можно увидеть одно из отличий электромагнитных волн от поверхностных водных: при интерференции на воде изменяются высота и глубина волн, а у световых волн амплитуды (частоты) не изменяются.
   Это были поверхностные волны.

Обратимся к волнам в твердом теле  Волна в твердом теле.

   
Пример:Распространение продольного волнового импульса по упругому стержню
   
   Движется уплотнение и последующее разрежение. Причем, скорость волн в твердом теле возрастает с уплотнением среды. В прошлом, распространяя эту зависимость и на свет, приходили к выводу о сверхплотности предполагаемого носителя света - эфира. Это предположение выглядело странным - пустое пространство и сверхплотное? Частично и поэтому идею эфира отвергли.

   (Интересно, что если идея о плотности эфира верна, то, учитывая гипотезу расширяющейся Вселенной и, соответственно, понижение её плотности, можно предположить, что в будущем скорость света уменьшится.)
 
   В те времена считали, что световые волны, аналогично волнам в твердом теле представляют собой передвижение сфер сжатий и разрежений эфира. Позже от такой трактовки отказались.
   Э.м. волны могут быть такими же "очищенными" от случайных волн, но у них нет уплотнения и разрежения. У них смена векторов в противофазу.
   
   
                *
   
                Дуализм света.
  Несколько цитат и слов.
   Периодически появлялись доводы в пользу противоположных точек зрения: свет это корпускулы или волна.
 Вот что говорил в недавнем прошлом в Занимательной физике Каганов М.И.: "Что есть свет - совокупность частиц (корпускул, от латинского corpusculum - тельце) или волн? Теории долго конкурировали. Волновая теория победила: корпускулярная теория не могла объяснить экспериментальные факты (интерференцию и дифракцию света)."
   Вот из других мест:"Свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна, скорость распространения в вакууме которой постоянна, либо как поток фотонов: частиц, обладающих определённой энергией и нулевой массой покоя."
   Вот один из доводов в пользу корпускулярности света: " Свет оказывает физическое давление на объекты на своем пути - явление, которое не может быть выведено из уравнений Максвелла, но может быть легко объяснено в корпускулярной теории, когда фотоны соударяются с преградой и передают свой ;;импульс. Давление света равно мощности светового пучка, поделённой на с, скорость света..." А это довод в основание дуализма " Свет есть материальный объект, обладающий как волновыми, так и корпускулярными свойствами."
   Исходя из этого положения ДОЛЖНЫ быть интерпретации всех электромагнитных явлений как с волнового подхода так и с корпускулярного. А это значит: все доказательства волнового характера света можно заменить корпускулярными объяснениями. Есть высказывания, что этот дуализм устарел, это лишь дань истории. "В настоящий момент концепция корпускулярно-волнового дуализма представляет лишь исторический интерес, так как служила только интерпретацией, способом описать поведение квантовых объектов, подбирая ему аналогии из классической физики. На деле квантовые объекты не являются ни классическими волнами, ни классическими частицами, приобретая свойства первых или вторых лишь в некотором приближении."
   
   Неужели объяснив эффекты интерференции и дифракции света с позиций корпускулярности, докажем её преимущество? Я думаю этого не нужно, но фотоны должны быть на всех стадиях процессов э.м. волн. Это несомненно. Поэтому нужно попробовать объяснить эти процессы с позиций корпускулярности. Но не для опровержения волнового характера, а лишь для защиты корпускулярности.
   
                Обратимся к автору термина интерференция - Томасу Юнгу.
   Первое из доказательств волнообразности света - опыт Томаса Юнга.
   
   "В опыте пучок света направляется на непрозрачный экран-ширму с двумя параллельными прорезями, позади которого устанавливается проекционный экран. Этот опыт демонстрирует интерференцию света, что является доказательством волновой теории. Особенность прорезей в том, что их ширина приблизительно равна длине волны излучаемого света."
   "Если исходить из того, что свет состоит из частиц (корпускулярная теория света), то на проекционном экране можно было бы увидеть только две параллельных полосы света, прошедших через прорези ширмы. Между ними проекционный экран оставался бы практически неосвещенным."
   "С другой стороны, если предположить, что свет представляет собой распространяющиеся волны (волновая теория света), то, согласно принципу Гюйгенса, каждая прорезь является источником вторичных волн."
   "Если вторичные волны достигнут линии в середине проекционного экрана, находящейся на равном удалении от прорезей, синхронно и в одной фазе, то на серединной линии экрана их амплитуды прибавятся, что создаст максимум яркости." (Конец группы цитаты).
   
   В месте встречи вторичных лучей "их амплитуды прибавятся, что создаст максимум яркости". Посмотрим значение термина "амплитуда". "Амплитуда - максимальное значение смещения или изменения переменной величины от среднего значения при колебательном или волновом движении". Это для всех обычных волн. Волны становятся выше и длиннее или ниже и короче. А вот "для электромагнитного излучения амплитуда соответствует величине напряженности электрического и магнитного поля." (Та же сноска).
   Интересно - для всех волн одно значение амплитуды, а для электромагнитных волн совсем другое. Для электромагнитной волны амплитуда изменяется при постоянстве длины волны и частоты. Подтасовка под необходимость.
   
   Возвратимся к положениям опыта. Вы обратили внимание на утверждение, что корпускулы должны пролетать сквозь щель прямолинейно? А ведь это безосновательное утверждение. Почему прямолинейно? У них нет взаимодействия с краями отверстия? Фотоны не маленькие чугунные ядра. Они ведут себя иначе. они задевают краями за края электронов атомов отверстия. Поверхность атомов не строго определенна.
   "...... электронное облако атома не заключено внутри сферы со строго определенной поверхностью и радиусом. Вероятность обнаружения электрона (электронная плотность) по мере удаления от ядра постепенно возрастает до некоторого максимума, а затем постепенно уменьшается, но становится равной нулю только на бесконечно большом расстоянии."
   Вот даже как! На бесконечно большом расстоянии!
   В свою очередь и фотон нужно считать частицей, у которой плотность к периферии постепенно уменьшается.
  Поэтому при прохождении препятствия фотонами, они будут взаимодействовать больше с той стороны, которая ближе к атомам боковой стенки препятствия.
   К тому же не учитывается, что сами стенки отверстия не состоят из одного слоя атомов. Этих атомов длинный ряд, и с каждым из этих атомов может взаимодействовать пролетающий щель фотон. Возможно перед нами результат рефракция(преломление) и разных степеней отражения.
   Встречаясь с последовательным рядом по разному расположенных атомов фотоны могут отразить характер этих встреч в виде чередования рядов интенсивности. Вот с этой позиции можно по новому интерпретировать и преломление, и дифракцию и интерференцию света. Если все же в некоторых случаях будут явные признаки интерференции, то можно объяснить, как я сделал выше с применением электрона в качестве посредника взаимодействия фотонов с разной полуфазой. И опять же задать вопрос сторонникам лишь волнового объяснения темных полос о том, куда делась энергия исчезнувших высот э.м. волн?
 
   
                *
 
   
                Альтернативный подход к дисперсии, дифракции и интерференции.
   
   Начнем с дисперсии света
   "Сущностью явления дисперсии является неодинаковая скорость распространения лучей света c различной длиной волны в прозрачном веществе" ("Википедия)
   Обратите свое внимание как свет проходит сквозь призму.
Имеется некая странность.
 "у красного цвета максимальная скорость в среде и минимальная степень преломления,
   у фиолетового цвета минимальная скорость света в среде и максимальная степень преломления. " (Оттуда же,)
   Почему? Мне уже давно казалось это загадочным. Почему более энергичный фотон двигается медленнее ?
( "Фиолетовые" фотоны  почти в два раз более энергичные, чем "красные". 3,26 эВ и 1,68 эВ)
С позиций волновой природы света объяснения я не нашел. Причина оставалась совершенно непонятной. И только тогда, когда я встал на позицию реального вращения фотона, мне показалось, что объяснение этому появилось.
   Как я понял, энергичный фотон проходит еще и дополнительный путь - путь своего дополнительного вращения. Собственная скорость та же, но путь разный и в результате скорость выглядит меньшей у более активного фотона В вакууме разница между скоростями фотонов не была видна, а в плотных средах разница выявилась. Активно вращающийся фотон медленнее продвигается так как распределяет свою скорость на дополнительное проворачивание в плотной среде.
 Проясняю еще раз _ более энергичный фотон вращается в два раза быстрее, поэтому при том же линейном продвижении им пройден при вращении двойной путь.

  Этот эффект играет свою роль и в преломлении. Но там есть и дополнительная тонкость, которую не отмечает волновая теория.
   
   Преломление света можно трактовать как обгон одной стороны кванта света его другой стороной при движении в неоднородной по плотности среде.
   Одна сторона кванта света уже вошла в среду, где скорость света меньше (больше) предыдущей скорости и поэтому изменяет скорость своего движения, а другая продолжает двигаться с прежней скоростью. В результате квант поворачивается, направление его движения изменяется.
   Для преломления луча существенную роль играет граница. Именно при прохождение её осуществляется поворот. Обычно эта граница ошибочно считается абстрактной, как срез, без толщины. А это неверно. Граница (плоскость разделяющая среды) физически реальна, имеет протяженность, как и фотон имеет размеры. При этом, чем энергичнее фотон, тем больше скорость его вращения и тем больший путь он успевает пройти при прохождении одного и того же отрезка пути - границы. И поэтому больше тормозится с более плотной стороны проходимой им границы. Именно поэтому более энергичные фотоны, соответствующие фиолетовому цвету, сильнее отклоняются - преломляются. В целом поворот является результатом суммирования этого различия при прохождении всей границы.
   Викепедия пишет, что "...показатель преломления определяется как отношение скорости электромагнитного излучения в вакууме к скорости электромагнитного излучения в среде".
   В случае энергичных фотонов "закрученный" путь их был длиннее, а скорость, соответственно, медленнее.
   
                Дифракция как частный случай преломления.
   Причина дифракции - поворота фотонов и электронов на границе плотной среды близка причине преломления света. Обычно фотоны поворачиваются в момент пересечения границы разных по плотности сред в сторону более плотной. В данном случае такой границей плотной среды можно считать края препятствия (края отверстия). Огибаемое частицами препятствие непрозрачно для фотонов и электронов, но пограничную часть любого вещества, можно считать похожей по своим качествам на плотную прозрачную неоднородную по плотности среду. (Выше я уже приводил данные о неравномерной плотности электронного облака около атома.) Замедление движения ближней к препятствию стороны пролетающей частицы изменяет направление движения этой частицы и она поворачивает.
   
   Интересное исключение делается в теории: "Белый свет разлагается на спектр и в результате прохождения через дифракционную решётку или отражения от нее (это не связано с явлением дисперсии, а объясняется природой дифракции)".
   Т.е. и радуга и драгоценности - это дисперсия, а вот цветные кольца в рисунке после дифракционной решетки это не дисперсия, а результат природы дифракции! Интересно. Подтасовка? Склонен считать, что все случаи разложения белого света на цвета есть результат дисперсии - разложения белого света по фазам, длинам волн. Возможно, в том числе и цветные кольца при интерференции.
 
                Интерференция.

   С интерференцией ситуация тяжелая. Нельзя оспорить наличия многих эффектных примеров интерференции и, в то же время, у меня есть несколько причин относиться к ним с недоверием. Это во-первых, положение, что э.м. волны всегда остаются набором фотонов - другого носителя волн не придумано. Во-вторых, ставит в тупик тот факт, что фотоны между собой не взаимодействуют. Как его совместить с затененными полосами картин интерференции? Как наложение фазы и полуфазы уничтожает волну света и его энергию? Куда она подевалась? Пока "волновики" не объяснят куда девается энергия темных полос их позиция неустойчивая.
   В некоторых случаях картины интерференции можно трактовать как совмещение ряда отражений фотонов от многих атомов отверстия с одной стороны. Одновременно имеется еще наложение отражения фотонов от атомов противоположной стороны отверстия. Эти отраженные фотоны могут влиять на получающуюся картину чередующихся полос на экране. Это о интерференции света при прохождении одного отверстия.
   Труднее вариант двух отверстий.
 
"Интерференция двух волн."

(Рисуок отсутствует)
 
   (С рисунком кое-что непонятно. Подпись "двух волн", а рисунки на первом вертикальном ряду симметричные, как от одного отверстия.) Там, где на картинке полос меньше и они крупнее, экран находился ближе к отверстию. С удалением экрана увеличивается число полос и уменьшается их размер. Если расширять отверстие, то наступит момент, когда в этом направлении полосы интерференции исчезнут.
   Что, очень может быть, говорит о существенности отражательного момента от противоположных стен отверстия для появления полос интерференции.
   Если отверстие квадратное, то и интерференционная картина четырехугольная. По четырем сторонам ряды прямых полос. Если круглая, то и на картине полосы круглые. А у восьмиугольных отверстий и картина восьмиугольных полос. "Интерференция волн - сложение в пространстве двух или нескольких волн, при котором в разных точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны."
  Как это применяется к свету мне не совсем понятно.
   Если бы частоты света складывались или отнимались, то в обеих случаях световой поток вышел бы из рамок светового диапазона. А на их место пришли бы волны совсем других диапазонов излучения. Попробуйте сложить их амплитуду, какую частоту вы получите? Двойную.
   Но при "интерференции" света нет ни малейшего изменения частот и длины волн света. Есть лишь увеличение и уменьшение светового потока.
   Можно представить себе вариант полной интерференции, когда в одну сторону от двух источников идут волны в противофазе. В результате перед нами будет спокойное море без всплеска! Вот он результат полной интерференции - отсутствие волнения. Так и при полной интерференции у света - не будет никаких полос.
   Теперь посмотрим на яркий пример интерференции света - кольца Ньютона
   
   
 Рис.10 (Отсутствует)
   
   объясненные в свое время Т.Юнгом. Соединение света одной фазы и его полуфазы ведет к появлению темных полос.
   
 
   
   Стороннику корпускулярности некуда податься - интерференция налицо! Фотоны между собой обычно не взаимодействуют ("...факт, что лучи света не рассеиваются и вообще никак не взаимодействуют друг с другом", почему здесь они приглушили друг друга? Они перестали временно быть фотонами? Этого не может быть - они всегда фотоны. Как объяснить имеющийся феномен, оставаясь на корпускулярной точке зрения?
   Есть вариант "свалить" появление темных полос на влияние электронов кривой поверхности линзы. Первая волна отраженных фотонов их возбудила, но отражения еще не произошло, как пришла вторая отраженная волна от плоскости (но предыдущего цикла) в противофазе, которая "сгладила" влияние первой волны по принципу суперпозиции "...результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил". Электрон "промолчал", выделив полученную энергию тепловыми фотонами.
   (Кстати, а как САМИ сторонники волновой интерференции объясняют пропажу энергии на темных местах? Были фотоны и вдруг темное место! Куда делась энергия этих исчезнувших фотонов?)
   Со случаем полной интерференции поверхностных водяных волн понятно, когда появилась гладь, то там нагрелась вода. Так и здесь выход энергии должен быть тепловым. Фотоны прореагировали между собой через посредство электронов, которые выделили тепловые фотоны. Такое мое мнение.
   

   Прочтите еще одно доказательство волновой природы света:
   "Свет демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерференции при масштабах, сравнимых с длиной световой волны. Например, даже одиночные фотоны, проходящие через двойную щель, создают на экране интерференционную картину, определяемую уравнениями Максвелла[1]"
  Вы внимательно прочитали? (Есть такие же высказывания и об электроне. Тот тоже создает проходя по одиночке картину интерференции.) Мне и в голову не приходило, что эти факты говорят супротив волновой теории света и только недавно дошло - если одиночные падения на экран дают интерференцию, то с чем они интерферируют, если второго нет? Значит такую же мнимая интерференцию создаст и куча отдельных фотонов или электронов, а не волна! Не какая-то волна а просто куча фотонов! Где доказательства, что это была волна, а не отдельные компоненты? Перед нами обвинительный документ против гипотезы волновой природы света. Может быть я ошибался и ошибаюсь, но мне было смешно.
   Я считаю, что реальный механизм взаимодействия -микрообъектов имеется всегда. Формулы без реальной модели отрывают от реальности. Если объект существует, то есть и "механизм" его функционирования.
   


                Длина волны.

   Это понятие часто ставит сторонников мнения, что фотон частица, в затруднительное положение.
   
   -Как вы представляете - их вежливо спрашивают, - реальную модель фотона с длиной волны в 300 км.? А в три тысячи? Какова у вас будет модель этой частицы?-
   Такие длинные волны применяются для связи с подлодками. Вот длины таких волн : "Советская система 'ЗЕВС' работает на частоте 82 Гц (длина волны - 3656 км), американская 'Seafarer' (англ. мореплаватель) - 76 Гц (длина волны - 3944,64 км)."
   
 
   
  И полный крах!
 Часто сторонники фотона-частицы отступают и делают вывод о необходимости различать две группы излучений: маленьких фотонов с маленькой длиной волны (маленькие веретена) и собственно волн с большой длиной волны. Переход между этими группами излучений совершенно произвольный и это печально ясно и самим авторам предположений.
   А вот здесь надо было бы им повнимательней присмотреться к понятию поляризации и, в частности, к факту циклического изменения полярности при прохождении фотоном половины расстояния длины волны. Совершив при этом поворот на 180 градусов, фотон возвращается к прежнему значению полярности. А за прохождением расстояния своей полной волны, еще раз прокрутившись, он возвращается в первичное положение.

   Так вот в чем дело! (Вам уже, конечно, ясно.) Длина волны не есть длина фотона! И никак не связана с геометрической длиной фотона. Это лишь характеристика его изменений при движении. (Кстати, я все больше склоняюсь к мнению, что вся энергия фотона заключена не в скорости продвижения вперед, а в скорости именно этого вращения кванта поля. Сама световая скорость фотона совершенно не несет "ответственности" за его энергию.)
   
   
                *
   
                Кванты, физический вакуум, реальный образ э.м. волны
 
   Э.м. квант и квант вакуума Фотон называют квантом электромагнитного поля. В этом есть некая странность. Вот перед нами бесчисленное множество квантов поля некой частицы и рядом еще такое же бесчисленное количество элементов вакуума с другими значениями. И так громадное количество раз. Это полный абсурд и нелепость. Продвигаясь в пространстве электрон не "тащит" за собой миллиарды "своих" фотонов, он изменяет встречные кванты вакуума согласно своим требованиям.

 Простейшая частица должна быть одинаковой. Все электроны одинаковы, протоны. нейтроны, а кванты- Э.-М. поля все разные? Если они различаются, то они уже не простые кванты, а что-то другое.
   С самим электромагнитным полем тоже есть нелогичность. Нет движения электрона и нет НИКАКОГО Э-М поля. А лишь тот чуть сдвинулся - и со скоростью света появляется громаднейшее, хотя и слабое электромагнитное поле, распространяющееся в бесконечность. Еще чуть ускорились и снова создалось громадное количество новых более сильных фотонов? (Кстати, а прежние куда делись?)
 Что за мощное, прямо чудовищное творение бесчисленного количества квантов НИЧТОЖНЫМ  движением электрона? Квантов, которых раньше не было? Или, может быть, они были, но в другом состоянии?
  Мне не нравится идея появления э.м. полей на пустом месте. Пусть она хорошо работает, но она ошибочна в корне.


 Любое поле - не новые фотоны  и гравитоны, а измененное состояние одних и тех же квантов пространства.

 Через каждый квант пространства проходят изменения всех полей, со всех сторон всех материальных(вещественных и антивещественных) частей Вселенной. Приходят, изменяют и уходят, возвращая их в прежнее состояние.