CC BY
34ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВА
OPTICAL PHENOMENA AND FACILITIES
Статья поступила в редакцию 06.12.12. Ред. рег. № 1465 The article has entered in publishing office 06.12.12. Ed. reg. No. 1465
УДК 530.075.8; 378.046.4; 378.048.2
ФОТОН-ФОТОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ -МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ПЯТНА ПУАССОНА И ДРУГИХ ДИФРАКЦИОННЫХ ЯВЛЕНИЙ
Л.В. Горячев, В.Л. Горячев
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» 607190 Саров, Нижегородская обл., ул. Духова, д. 6 Тел.: 8 (83130) 7-61-33, 8-962-50-44-731, e-mail: [email protected]
Заключение совета рецензентов: 08.12.12 Заключение совета экспертов: 10.12.12 Принято к публикации: 12.12.12
Исследуется процесс образования пятна Пуассона в дифракционных опытах. Предлагается причинно-следственный механизм образования пятна Пуассона в рамках корпускулярных представлений. Предполагается, что причиной возникновения пятна Пуассона и колец дифракции вокруг него является фотон-фотонное взаимодействие рассеянного света с участием третьих тел - атомов среды, в которой распространяется свет. Делается предположение о том, что подобного рода взаимодействия могут иметь место и в физике элементарных частиц, результатом которых может явиться их дифракция. Насколько нам известно, предлагаемый и подтвержденный нами в эксперименте механизм взаимодействия фотонов в открытой печати обсуждается впервые. Еще в первой половине прошлого столетия известный венгерский физик с мировым именем Л.Яноши сетовал на то, что проведение экспериментов, подобных нашим, считается признаком дурного тона, поскольку научное сообщество постановило, что корпускулярно-волновой механизм - это «истина в последней инстанции». Нам же представляется, что даже сегодня упоминаемый дуализм есть результат всего лишь недостаточного понимания механизмов физических процессов. Поэтому предлагаемый материал должен быть интересен, в первую очередь, не только узким специалистам, но и широкому кругу думающих профессоров и преподавателей системы образования, которые вынуждены сегодня объяснять подрастающему поколению некоторые явления даже в одной и той же области физики то на одном, то на другом языке.
Ключевые слова: фотон-фотонное взаимодействие, дифракция, интерференция, пятно Пуассона.
PHOTON-PHOTON INTERACTION - MECHANISM OF FORMATION OF A SPOT OF POISSON AND OTHERS DIFFRACTION PHENOMENA
L.V. Goryachev, V.L. Goryachev
National Research Nuclear University MEPhI 6 Dukhov str., Sarov, 607190, Russia Tel.: 8 (83130) 7-61-33, 8-962-50-44-731, e-mail: [email protected]
Referred: 08.12.12 Expertise: 10.12.12 Accepted: 12.12.12
Process of formation of a spot of Poisson in diffraction experiences is investigated. The cause and effect mechanism of formation of a spot of Poisson within corpuscular representations is offered. It is supposed that the reason of emergence of a spot of Poisson and diffraction rings round it is the photon-photon interaction of a diffused light with participation of the third bodies -atoms of the environment in which light extends. The assumption that interactions of this sort can take place and in physics of the elementary particles which result their diffraction can be becomes. As far as we know, offered and confirmed with us in experiment the mechanism of interaction of photons in the open press is discussed for the first time. In the first half of last century the known Hungarian physicist with L.Yanosha's world name complained about that that carrying out the experiments similar to ours, is considered a sign of a bad form. As the scientific community decided that the corpuscular and wave mechanism is "ultimate truth". It is represented to us, what even today the mentioned dualism is only insufficient understanding of mechanisms of physical processes. Therefore the offered material has to be interesting, first of all, not only to narrow experts, but also a wide range of thinking professors and teachers of an education system who are compelled to explain constantly to younger generation some phenomena even in the same area of physics that on one, on other languages.
Keywords: photon-photon interaction, diffraction, interference, Poisson's spot.
Введение
В работе [1] экспериментально показана возможность устранения дифракции в световых пучках.
Устранение дифракции света в оптических элементах позволило бы значительно расширить возможности имеющейся аппаратуры, в том числе и той, которая устанавливается на борту летательных аппаратов с целью экологического мониторинга окружающей среды.
Одно из устройств, изготовленное для устранения дифракции, представляет собой обычное плоское зеркало. Размеры и форма зеркала в данном случае не играют роли. Единственным отличием его от всех других зеркал является то, что после отражения от него световой пучок не имеет следов дифракции. Для его изготовления не требуются дополнительные устройства или какие-либо специальные приемы обработки.
Для получения такого простого устройства потребовалось около 30 лет, если за начало отсчета взять время, когда один из авторов данной работы обратил внимание на противоречивость некоторых данных, изложенных в учебниках. Из многообразия литературы, которая впоследствии изучалась и использовалась при сопоставлении и анализе данных, можно назвать [2-12]. Это обычные учебники и научно-популярная литература.
Первые расчеты были проведены с целью убедиться в возможности объяснения прямолинейного распространения света без привлечения волновой теории. Один из вариантов этой работы представлен в [13]. Расчет величины скорости света в движущейся воде дал очень хорошее согласие с результатами классического опыта Физо с движущейся водой. Также очень наглядно объясняется и астрономический опыт Эйри по звездной аберрации.
В результате выполнения работы [13] появилась уверенность в том, что при распространении в какой-либо среде кванты света обязательно взаимодействуют с атомами вещества этой среды. Именно это положение является основополагающим при выполнении представляемой работы. Следующая обзорно-расчетная работа была проведена с целью показать, что дифракционные эффекты обусловлены реальным рассеянным светом на границах оптических элементов, а не мифическими световыми волнами, испускаемыми зонами Френеля. Из выводов этой работы (они представлены в [14]) следует, что, нейтрализовав пагубное воздействие рассеянного света на основное излучение, можно избавиться от дифракционных эффектов. В работе [1] представлены экспериментальные доказательства этих выводов. Ниже на рис. 1 показана одна из фотографий из этой работы с изображением пучка света, отраженного от зеркала с бездифракционными краями. Для большей убедительности часть границы зеркала перед фотографированием была прикрыта полоской бумаги. Видно, что свободный от бумаги край зеркала не дает дифракции.
В результате проведения названных работ у нас укрепилась уверенность в том, что и результаты других классических опытов можно объяснять в рамках корпускулярных представлений.
Рис. 1. Изображение пучка света, отраженного от зеркала с бездифракционными границами Fig. 1. The image of the beam of light reflected from a mirror with borders, free from diffraction
В данной работе мы достаточно подробно исследовали процесс образования пятна Пуассона. Из истории физики известно, что именно наличие яркого пятна света в центре геометрической тени, даваемой круглым экраном, явилось одним из веских доказательств волновой природы света. Процитируем строки из известного учебника [9]: «Парадоксальное на первый взгляд заключение, в силу которого в самом центре геометрической тени должна находиться светлая точка, было выдвинуто Пуассоном в 1818 г. при рассмотрении мемуара Френеля в Парижской академии в качестве доказательства несостоятельности рассуждений Френеля. Однако Араго произвел соответствующий опыт и показал, что выводы Пуассона соответствуют действительности и, следовательно, лишь подтверждают теорию Френеля. Светлое пятно в центре геометрической тени, предсказанное Пуассоном в качестве мнимого опровержения волновой природы света, получило название пятна Пуассона».
Нам же представляется, что сегодня, по прошествии почти 200 лет со времени описываемых событий, мы, обладая дополнительным объемом знаний, полученных за эти годы, можем предположить, что упоминаемое пятно является еще одним доказательством в пользу корпускулярной природы света.
Эксперимент
Исследовать процесс образования пятна Пуассона удобно по той причине, что в нем участвует исключительно только рассеянный свет. Это упрощает анализ получаемых результатов, поскольку здесь не требуется учета влияния основного светового потока.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 01/2 (118) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
Для наблюдения за образованием пятна Пуассона была собрана схема, включающая в себя одномодо-вый лазер, излучающий видимый свет, и двухлинзо-вый телескоп на его выходе для получения необходимого светового фронта. На пути света был помещен плоский непрозрачный круглый экран диаметром 2 мм. Он закреплялся на задней грани оптического клина. Непосредственно за экраном была
установлена фотокамера, которая могла перемещаться по ходу луча. Тень от экрана приходилась на светочувствительную матрицу камеры. В отдельных опытах в схему вводилась непрозрачная шайба для отделения зарождающегося центрального луча от остального рассеянного излучения. На рис. 2 показана часть этой схемы измерений.
-^ -*
"Л5" : -:zzzz:--5 „Ж hkr -г --- « ■--' ' 'к .-:-гт 12 .
J'fï1*-----; Sï*— г .»íViíi^r:-:::»*"1» S • . I с - ----
—> ;
-p. -к
Рис. 2. Часть схемы измерений с шайбой для экранировки сформировавшегося луча от воздействия рассеянного излучения: 1 - непрозрачный экран, за которым формируется световой луч из рассеянного излучения; 2 - шайба для выделения сформировавшегося луча Fig. 2. Part of the scheme of measurements with a washer for separation of the created beam from influence of scattered radiation: 1 - opaque screen behind which the light beam is formed of scattered radiation; 2 - washer for allocation of the created beam
На рис. 3-4 представлены фотографии дифракционных картин, получающихся на разных расстояниях от экрана. В центре каждого из рисунков видно изображение пятна Пуассона в окружении дифракционных колец. Под ним показано распределение интенсивности света по горизонтали, справа от него - по вертикали. Объемное распределение интенсивности света дается в нижнем углу справа.
Из фотографий видно, что, начиная с расстояния примерно в 5-10 см от экрана по ходу луча, сначала появляется еле заметное светлое пятнышко. По мере удаления от экрана это пятнышко разрастается. Вокруг него образуются концентрические кольца.
Из рисунков видно, что по мере удаления от экрана яркость центрального пятна и колец возрастает. Можно делать вывод о том, что рассеянный свет от краев экрана формируется в направленные световые потоки вдоль оси пучка и вдоль направляющих конусов с общей вершиной в центре экрана (об этом подробнее ниже). В конце концов на продолжении оси пучка света, падающего на экран, формируется вполне качественный остронаправленный луч (см. рис. 2). Его расходимость, измеренная стандартным способом, равнялась расходимости = 3-10-4 радиан основного пучка излучения.
При анализе фотографий обращает на себя внимание эквидистантность дифракционных колец, окружающих пятно Пуассона в области геометрической тени. В освещенной же части фотографий кольца явно находятся на разных расстояниях друг
от друга. Из фотографий видно также (см. рис. 4, Ь, с, й, например), что серия колец, образующаяся в области тени, распространяется и в освещенную область, накладываясь на изображения колец, известных нам из учебников.
i
Рис. 3. Фотография тени экрана на расстоянии 5 см от него Fig. 3. The photo of a shadow of the screen at distance of 5 cm from it
SÉI
J} Â'A
Рис. 4. Фотография пятна Пуассона и дифракционных колец на расстоянии от экрана: a - 10 см; b -20 см; c - 50 см; d - 1 м; e -1,5 м Fig. 4. The photo of a spot of Poisson and diffraction rings at distance from the screen: a - 10 cm; b - 20 cm; c - 50 cm; d - 1 m; e -1.5 m
Механизм образования пятна Пуассона и колец дифракции вокруг него
Вспомним, как трактует образование пятна Пуассона волновая оптика. Поскольку рассеянный свет от любой точки границы круглого экрана приходит к центру темного круга в одной и той же фазе, то световые волны, встречающиеся в этом центре, синфаз-ны. И они, согласно волновой теории, усиливают друг друга. Поэтому, как утверждают сторонники этой теории, мы и должны наблюдать светлое пятно.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 01/2 (118) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
b
c
Казалось бы, все логично. Но возникает вполне объяснимое недоумение. А причем здесь рассеянный свет? Ведь когда объясняется процесс образования дифракционных колец в освещенной части светового поля, никакой рассеянный свет не учитывается. Там фигурируют одни зоны Френеля. Здесь же, в области геометрической тени, откуда-то появляется рассеянный свет и нигде не упоминаются зоны Френеля.
Приведенный случай является примером одного из противоречий, о которых мы говорили во введении.
Мы же по-прежнему считаем, что свет - это упорядоченный поток квантов, и будем объяснять причину появления пятна Пуассона и дифракционных колец вокруг него на языке корпускул.
Для этого воспользуемся положениями, которые были введены в [13]:
а) при распространении в какой-либо среде квант света обязательно вступает во взаимодействие с атомами вещества этой среды - в каждом таком акте квант захватывается атомом и остается какое-то время в его составе;
б) затем атом испускает этот квант в том же направлении, которое он имел до взаимодействия с атомом, т.е. здесь выполняются законы сохранения энергии и импульса.
Для большей наглядности в дальнейших рассуждениях будем рассматривать попарно по две противоположные точки на рассеивающей границе экрана. И рассмотрим один из атомов вещества среды, находящийся в центре тени на произвольном фиксированном расстоянии от экрана. Фотоны, попавшие на этот атом из двух рассматриваемых точек, имеют в этот момент одну и ту же фазу. Поскольку, как уже говорилось выше, за экраном формируется полноценный лазерный луч, мы можем утверждать, что эти два фотона покидают данный атом вместе в одном и том же направлении - по оси основного пучка, усиливая тем самым формирующийся пучок за экраном. В результате мы можем констатировать следующий факт: фотоны, попавшие на этот атом с двух разных направлений, после «встречи» в составе атома покидают его затем в одном и том же направлении - по оси пучка света, падающего на экран. Следовательно, они меняют траекторию движения. Поскольку данный факт непосредственно наблюдается в эксперименте, мы можем с уверенностью заявить, что здесь имеет место взаимодействие двух фотонов. Но непосредственное взаимодействие фотонов практически исключено ввиду чрезвычайно малого его сечения. Поэтому логичнее допустить, что фотоны взаимодействуют друг с другом при участии третьего тела - атома, в составе которого они встретились. Результатом такого взаимодействия является векторное сложение импульсов фотонов. При этом вектор суммарного импульса фотонов при образовании пятна Пуассона совпадает с направлением распространения основного пучка света.
Рассмотрев следующую пару точек, противостоящих друг другу на рассевающей границе экрана, получаем следующую пару фотонов, летящих по оси пучка.
Продолжая многократно подобные рассуждения, приходим к объяснению эффекта накопления интенсивности света.
Реакции элементарных частиц с участием третьих тел известны как в химии, так и в ядерной физике. Например, при аннигиляции частицы и античастицы для соблюдения законов сохранения энергии и импульса требуется наличие третьего тела. Логично предположить, что в случае образования пятна Пуассона также имеют место взаимодействия подобного рода. Тем более что это подкрепляется наличием еще одного экспериментального факта, который также успешно объясняется с помощью сделанного предположения. Имеется в виду наличие дифракционных колец вокруг пятна Пуассона.
Рис. 5. К образованию пятна Пуассона и колец дифракции вокруг него: АС - непрозрачный круглый экран радиусом R; А и С - две противоположные точки на рассеивающей границе экрана; В - точка на расстоянии r от оси пучка, в которой встречаются два фотона с разностью хода пК, исходящие из точек А и С; L - расстояние от экрана до точки
B в направлении распространения основного пучка света; Ф - угол отклонения света, рассеянного из точки С в точку В, от направления пучка света Fig. 5. To formation of a spot of Poisson and diffraction rings round it: AC - the opaque round screen R radius; A and C - two
opposite points on disseminating border of the screen; B - a point at r distance from a bunch axis in which two photons with a course difference of a пК proceeding from points A and C meet; L - distance from the screen to B point in the direction of distribution of the main beam of light; ф - a corner of a deviation of light disseminated from a point C in a point B, from the direction of a beam of light
Процесс образования этих колец можно понять, воспользовавшись схемой рис. 5. Для лучшего понимания рассмотрим всего одну точку В, принадлежащую одному из колец дифракции, в которой также
происходит взаимодействие двух фотонов посредством третьего тела - атома вещества среды. В этой точке процесс взаимодействия двух фотонов, исходящих из точек А и С, происходит так же, как и в случае образования пятна Пуассона. Поскольку по условию интерференции фотоны, приходящие в точку В, должны быть синфазны, будем полагать, что разность хода лучей АВ и СВ равняется пк, где к -длина волны фотонов, п - целое число (пятну Пуассона соответствует п = 0). В результате сложения импульсов фотонов они и в этом случае покинут атом вместе в одном направлении - по линии ОВ (в силу малости углов дифракции).
Найдем уравнение линии, по которой в плоскости рисунка фотоны будут дальше двигаться вместе. Для этого, полагая, что точка В находится на расстоянии г от оси пучка света, рассмотрим два прямоугольных треугольника АББ и СВЕ и напишем для них систему уравнений:
АВ2 = (Я + г)2 + Ь2; (1)
СВ2 = (Я - г)2 + Ь2, (2)
где Я - радиус круглого экрана.
Вычитая (2) из (1), получаем
АВ2 - ВС2 = 4Яг. (3)
Помня, что АВ = ВС + пк, (3) переписываем в виде ВС2 + 2ВСпк + п2к2 - ВС2 = 4Яг. (4)
Пренебрегая членом п2к2 в выражении (4), получаем г ~ ВСпк/2Я. (5)
Из рис. 5 видно, что ВС = ¿/соБф. Поэтому зависимость диаметров дифракционных колец вокруг пятна Пуассона от порядкового номера п запишется в виде
ё = 2г = пкЬ/Ясо8ф. (6)
В дифракционных опытах углы ф настолько малы, что можно считать СОБф = 1.
В итоге имеем г = пкЬ/2Я.
Из формулы видно, что радиус г п-го дифракционного кольца увеличивается по линейному закону с увеличением расстояния Ь от экрана до плоскости наблюдения. По мере удаления от экрана свет, образующий кольцо с номером п, распространяется вдоль прямых, являющихся образующими конуса с вершиной в точке О. Из рассмотрения рис. 2 видно, что и здесь имеет место эффект накопления. Под «накоплением» понимается факт увеличения количества фотонов (или световой энергии), летящих по боковой поверхности конуса вдоль его образующих.
Дифракция на круглом отверстии
Схема опыта в случае дифракции на круглом отверстии почти не отличалась от той, которая описана выше. Единственным отличием было то, что вместо непрозрачного экрана диаметром 2 мм на пути пучка
света устанавливалась круглая диафрагма такого же диаметра. В ходе работы также фотографировались дифракционные картины на разных расстояниях от диафрагмы. Они похожи на те, которые представлены выше на соответствующих рисунках при исследовании пятна Пуассона. Отличием является то, что в случае с пятном Пуассона в центре картины дифракции светлое пятно наблюдается постоянно. Его яркость монотонно возрастает по мере удаления от экрана. При дифракции на отверстии яркость в центре картины периодически меняется, плавно переходя от минимума к максимуму, и наоборот. Качественно зависимость дифракционной картины от расстояния между ней и диафрагмой примерно такая же, как и в случае с пятном Пуассона. Поэтому здесь приводить всю серию фотографий смысла не имеет.
b
Рис. 6. Дифракция на круглом отверстии. В центре: a - светлое пятно; b - темное пятно
Fig. 6. Diffraction on a round opening. In the center - a - a light spot; b - a dark stain
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 01/2 (118) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
Две из них представлены на рис. 6 и 7. На них мы видим типичные кольца дифракции, описываемые почти во всех учебниках по оптике. Отличием от учебников является то, что на них накладывается серия эквидистантных колец. Мы уже знаем, что последние являются результатом интерференции между собой квантов света, рассеянных на краях экрана.
На рис. 6 в центре картины мы видим светлое пятно. На рис. 7 вместо яркого пятна оказалось темное. Во всем остальном эти рисунки схожи.
Заключение
Проблема корпускулярно-волнового дуализма в оптике представляет собой одну из сложнейших проблем физики на протяжении нескольких столетий. По мере развития науки и техники, совершенствования экспериментального оборудования и разработки все более совершенных методик эксперимента добывались все новые и новые доказательства в пользу как корпускулярной, так и волновой интерпретации результатов экспериментов.
В конце концов исследователи пришли к своего рода компромиссу. Решили, что в тех экспериментах, где подтверждаются волновые свойства света, его надо считать волной. Там же, где это сделать не удается, на помощь приходят корпускулярные представления.
В немалой степени именно данная проблема явилась одной из основных причин возникновения квантовой механики. Согласно одному из ее положений не только кванты света, но и любая элементарная частица обладает свойствами как корпускулы, так и волны.
Но, несмотря на совершенство математического аппарата данной дисциплины, разработанного выдающимися физиками и математиками своего времени, и неплохое согласие результатов расчетов с многочисленными экспериментальными данными, в действительности не все обстоит так гладко. Квантовая физика не может предложить реальные механизмы физических процессов, в результате которых получаются те или иные предсказываемые ею же результаты.
В нашем представлении ситуация с корпускуляр-но-волновым дуализмом - это всего лишь недостаточная степень понимания природы тех явлений, на которые распространяется этот принцип. Любой физический процесс должен иметь простое и ясное толкование, на первых порах хотя бы на качественном уровне.
В работах [1, 14] показано, что дифракция световых пучков обусловлена светом, рассеянным на краях диафрагм и оптических элементов. И тот факт, что, нейтрализовав рассеянный свет, удалось устранить дифракцию, говорит о том, что в природе нет световых волн в том виде, как трактует их волновая оптика. Есть кванты света, которые, как и другие элементарные частицы, обладая волновыми свойствами, в результате взаимодействия друг с другом дают дифракционную картину.
Описанные в данной работе эксперименты показывают, что и образование пятна Пуассона можно объяснять без привлечения мифических сферических волн, испускаемых зонами Френеля. Ведь для других элементарных частиц при описании дифракции не требуются зоны Френеля.
Получается, что дифракция невозможна без наличия атомов в той среде, в которой распространяется свет. Ведь именно посредством этих атомов кванты света взаимодействуют между собой. Кроме того, выявляется еще одно удивительное явление - кванты света в области ближней зоны светового пучка распространяются по траекториям, отличным от прямых линий. Об этом уже говорилось выше при объяснении формирования пятна Пуассона. Там кванты света, приходящие в центр пятна от рассеивающих краев экрана, в результате взаимодействия между собой меняют направление движения и движутся по оси пучка, усиливая энергетику центрального пятна.
Этим же, по-видимому, объясняется и чередование светлых и темных пятен в центре пучка в случае дифракции на отверстии. Из нашего рассмотрения следует, что кванты света в области с минимумом освещенности попадают в меньших количествах или вовсе не попадают. Происходит это в результате многократных взаимодействий квантов света между собой с изменениями их траекторий после каждого акта такого взаимодействия.
Вспомним еще одно из противоречий волновой теории, которое не сразу бросается в глаза. Согласно этой теории при интерференции двух волн максимумы и минимумы в интерференционных картинах возникают из-за сложения и вычитания электромагнитных волн. Но ведь обе волны несут энергию. Куда же исчезает та энергия, которую приносят эти волны в точки минимумов интерференционной картины?
Мы уже ответили на этот вопрос. Волновая же теория вынуждена в очередной раз обратиться к мифическим сферическим электромагнитным волнам и говорить о взаимном уничтожении соответствующих векторов.
Теперь, на наш взгляд, формулировку проблемы дуализма можно несколько видоизменить. Она могла бы звучать следующим образом: «Во всех без исключения оптических явлениях присутствуют кванты света. В некоторых из них о волновых свойствах квантов можно не упоминать. Там же, где это требуется, надо вспомнить, что кванты света, как и другие элементарные частицы, имеют волновые свойства, и им соответствуют волны де-Бройля». Тогда, на наш взгляд, из учебников физики некоторые противоречия исчезнут. И окажется, что можно получать и бездифракционные световые пучки, и, возможно, фокусировать пучки света в пятна много меньших размеров, чем это позволяет делать волновая оптика, и можно сконструировать оптический микроскоп с разрешением, много большим, чем позволяет существующая теория.
Возможно, многие специалисты воспримут представленные в данной работе результаты в штыки. Это естественно. На первый взгляд, возникает вопрос, кому это и для чего надо? Ведь существующие теории и так все прекрасно объясняют. Тем более что на протяжении многих десятилетий они всех неплохо устраивают. Разработаны десятки, а то и сотни различных методик и способов расчетов по разработке, изготовлению и применению различной оптической аппаратуры. Продолжаются различные исследования, в том числе и крупномасштабные, с использованием существующей электромагнитной волновой теории. Перечислять проблемы, решаемые с ее помощью, можно очень долго. Но, тем не менее, приходится признать, что волновая теория является лишь феноменологической. Ведь для этого достаточно одного факта, который не может быть ею объяснен.
С другой стороны, не произошло ничего странного. Волновая теория продолжает работать в большинстве случаев, и никто не запрещает ею пользоваться. Надо только помнить, что она не универсальна. И не нужно абсолютизировать ее принципы. Поэтому некоторые запреты, налагаемые подобными теориями, видимо, следует еще раз тщательно проанализировать. Вспомним тот период в истории физики, когда многие исследователи всполошились, заговорив об очередном кризисе физики. Причиной такого беспокойства явился тот факт, что электрон, летающий в атоме с огромными скоростями и ускорениями, по какой-то загадочной причине не желает терять свою энергию. Вместо того чтобы засомневаться в положениях существующей теории, согласно которой электрон должен был бы упасть на ядро атома, начали придумывать новые фантастические теории в дополнение к существующим. Здесь, видимо, как никогда уместно известное изречение: «маленькая ложь приводит к большому обману». Даже если ложь не преднамеренна. В нашем случае данная фраза зазвучит безобиднее, если слово «ложь» заменить «заблуждением» или «ошибкой».
Поэтому, на наш взгляд, надо продолжать поисковые работы с целью установления причинно-следственных связей в физических процессах. Особенно в тех случаях, когда иногда возникают сомнения. Каждый раз задаваться таким вопросом: «А как в данном случае проявляется фотонная природа света?».
Выводы
В результате данной работы, являющейся продолжением предыдущих работ [1, 13, 14], еще раз подтверждено, что все дифракционные явления обусловлены светом, рассеянным на краях диафрагм. При этом выявлены следующие закономерности и явления.
1. В опытах с непрозрачным экраном установлено, что имеет место попарное взаимодействие рассе-
янных на краях экрана фотонов друг с другом посредством третьего тела. Третьими телами являются атомы среды, в которой происходит взаимодействие. При этом в каждом акте взаимодействия происходит изменение траектории движения взаимодействующих фотонов.
2. Экспериментально установлено, что за непрозрачным круглым экраном в ближней зоне пучка из рассеянного света формируется остронаправленный световой луч с расходимостью, примерно равной расходимости пучка света, падающего на экран.
3. Помимо центрального луча за непрозрачным экраном из рассеянного света формируются еще и световые конусы с общей вершиной в центре экрана. В сечениях, нормальных к оси светового пучка, эти конусы дают эквидистантные кольца. Продолжение серии этих колец наблюдается и в освещенной части дифракционной картины. Они накладываются на дифракционную картину, получающуюся в результате взаимодействия рассеянных фотонов с фотонами основного пучка.
4. В опытах с диафрагмой в виде круглого отверстия наблюдается интерференция как рассеянных фотонов друг с другом, так и рассеянных фотонов с фотонами основного светового пучка. В результате дифракционная картина выглядит как наложение эквидистантных колец дифракции, описанных в п.3, на другую систему колец, хорошо известную по описаниям из многочисленных учебников.
5. Образование областей с максимумами и минимумами освещенности обусловлено перераспределением световой энергии в результате изменения траекторий взаимодействующих фотонов светового пучка в области его ближней зоны. «Запускающим» механизмом этого процесса является первоначальное рассеяние синфазных фотонов приграничными областями экрана или диафрагмы.
6. Изложенное в предыдущих пунктах подтверждается тем, что все описанные в них явления исчезают вместе с устранением или нейтрализацией рас-сеяного света.
Поскольку квант света является элементарной частицей с присущими ей волновыми свойствами, логично предположить, что и другим элементарным частицам могут быть присущи свойства, обнаруженные в данной работе у фотона. Не является ли тогда и дифракция электронов и других элементарных частиц результатом их взаимодействия между собой?
Кроме того, в каждом акте взаимодействия пара фотонов теряет в результате малую часть суммарной энергии (она остается в атоме). Это есть следствие того, что модуль результирующей суммы двух волновых векторов взаимодействующих фотонов меньше суммы их модулей до взаимодействия. А не является ли тогда «красное смещение» света от сверхдалеких галактик результатом взаимодействия фотонов в процессе их рассеяния на межгалактической пыли на пути к Земле?
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 01/2 (118) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
Список литературы
1. Горячев Л.В., Горячев В.Л. Устранение дифракции в пучках света // Фундаментальная и прикладная физика. 2012. № 1. С. 29-37.
2. Эйнштейн А. Собрание научных трудов. М., 1965.
3. Бор Н. Избранные научные труды. М., 1971.
4. Вавилов С. И. Экспериментальные основания теории относительности. М., 1928.
5. Борн М. Эйнштейновская теория относительности. М., 1964.
6. Льоцци М. История физики. М., 1970.
7. Вихман Э. Квантовая физика. М., 1974.
8. Эйнштейновский сборник / под ред. И.Е. Там-ма и Б.Г. Кузнецова. М., 1966.
9. Ландсберг Г.С. Оптика. М., 1976.
10. Сивухин Д.В. Общий курс физики, т. 4. М., 1985.
11. Клайн Б. В поисках. М., 1971.
12. Философские проблемы современной физики. Сб. ст. под ред. И.В. Кузнецова и М.Э. Омельянов-ского. М., 1959.
13. Горячев Л.В., Горячев В.Л. Увлечение света веществом // Фундаментальная и прикладная физика. 2012. № 1. С. 17-21.
14. Горячев Л.В., Горячев В.Л. О принципиальной возможности устранения дифракционных явлений в оптических инструментах // Фундаментальная и прикладная физика. 2012. № 1. С. 22-28.
ПРЕСС-КОНФЕРЕНЦИЯ ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЧИСТЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В РОССИИ. ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ПО-ФИНСКИ: ПРИМЕРЫ УСПЕШНЫХ ЛОКАЛЬНЫХ И МЕЖДУНАРОДНЫХ ПРОЕКТОВ
Время проведения: 27.02.2013 Место проведения: Шлюзовая наб., 6, строение 1, Гостиница Катерина Сити, зал «Нобель»
CLEANTECH FINLAND
rUlKKIWÄRTSILÄ
• Финские компании - эксперты в области энергосбережения
• Эннергоэффективные технологии в строительстве - экономия на практике
• ТЭЦ - высокая производительность при минимальной эмиссии
Выступающие:
> Сантту Хулкконен (Hulkkonen Santtu ), глава финской бизнес - ассоциации CleantechFinland
> Татьяна Крышина (Tatyana Kryshina), директор по развитию бизнеса Wartsila
> Тони Хемминки (Toni Hemminki), старший вице-президент по вопросам технологий, энергии и окружающей среды компании Ruukki
> Эркки Анттила (Erkki Anttila),генеральный директор Ensto rus
> Арто Нуоркиви (Arto Nuorkivi), независимый эксперт в области энергетики, доктор естественных наук Краткая информация о компаниях:
CleantechFinland - крупнейшая финская бизнес- ассоциация, в ее состав входят более 70 компаний, специализирующихся на создании и внедрении экологически чистых технологий. Мировой лидер в генерации нестандартных, инновационных решений в сферах энергоэффективности, эффективном управлении водными ресурсами, переработке отходов и биоэнергетике.
Wartsila - компания успешно работает на российском рынке более 30 лет. Wartsila зарекомендовала себя, как эффективный разработчик систем децентрализации электроэнергии для нефтяной и газовой промышленности.
Ruukki - новатор в области строительства. Компания специализируется на производстве специальных сталей и металлических конструкций, позволяющих повысить энергоэффективность зданий из стальных конструкций.
Ensto - экологически безопасна, энергоэффективна и оставляет минимальный "углеродный след". Компания предлагает комплектующие для линий электропередач, решения для промышленности, электрификации жилых и коммерческих зданий.
Ольга Столштейн е-мейл [email protected] тел.: +7 (495) 644 3938
