Реферат : О мощности фотона и фотонном генераторе 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Реферат >> Математика


О мощности фотона и фотонном генераторе




О мощности фотона и фотонном генераторе

Натанзон Дмитрий Давыдович

Исходя из соотнесения параметров обоих наблюдаемых процессов фотонного излучения - электромагнитной волны и потока квантов - получена формула для мгновенной мощности фотона, на основании которой предложена для экспериментальной проверки схема фотонного генератора.

Для непрерывного монохроматического фотонного излучения, характеризуемого постоянной мощностью Р=const., на любом временном промежутке t выполняется соотношение р = dW/dt =P, где W – полная энергия излучения на промежутке t, р – мгновенная мощность излучения.

То есть, для непрерывного излучения значения мгновенной и постоянной мощности равны.

Согласно современным физическим представлениям фотонное излучение динамически структурируется в виде двух наблюдаемых процессов:

потока дискретных квантов с энергией Е = hv;

электромагнитной волны с периодом Т = h/E.

Оба этих процесса являются проявлением одного физического явления, что дает основание для соотнесения параметров обоих процессов.

Строго говоря, для монохроматического излучения формула P*t=W справедлива для t = k*T, где k=1,2, 3,… поскольку электромагнитная волна с нецелым числом периодов не существует.

Из этого следует, что один период Т есть минимальный интервал времени, на котором справедливо равенство мгновенной р и постоянной Р мощности излучения.

Тогда энергия квантов W(T), выделяемая за период Т: W(T) = P*T. С другой стороны эта же энергия W(T) = Е*n, где n – число квантов, выделяющих энергию за время Т. Из равенства P*T = Е*n следует: Р/n = Е/T. Но отношение Р/n как раз и определяет мгновенную мощность фотона р(ф):

р(ф)= Е/T. Подставляя Т = h/E, получаем формулу для мгновенной мощности фотона р(ф) = Е^2/h или через частоту v: р(ф) = h*v^2, где v=1/T – частота электромагнитной волны монохроматического фотонного излучения.

Правомерность введения понятия мгновенной мощности фотона основано на том простом факте, что фотон "сбрасывает" свою энергию в фотохимических реакциях, в реакциях фотосинтеза и т.д. не за нулевой промежуток времени, а за вполне конечный.

Оценим значение мгновенной мощности р(ф) красного фотона (Е = 1,7 эВ): р(ф) = (1,7*1,6*10^ (-19))^2/6,63*10^(-34) (Дж/с) = 1,12*10^(-4) (Вт) =

= 0,112 (мВт) = 112 (мкВт) – макровеличина, демонстрирующая, какие чудовищные бури происходят в микромире.

Квадратичная зависимость мгновенной мощности фотона от его энергии объясняется уменьшением интервала времени "рождения" и "смерти" фотона с ростом его энергии.

Поскольку излучение и поглощение фотона происходят на одной арене - на электронных оболочках атомов - и, вероятно, по одному закону, можно предположить, что оба эти процесса осуществляются за одинаковый промежуток времени – период Т.

Это предположение может быть проверено в эксперименте по созданию фотонного генератора.

Для этого достаточно создать тормозящее электрическое поле с градиентом

G = р(ф)/V = E^2/(h*V) (В/м), где V – начальная скорость электрона. Определим значение градиента G (В/м) для генерации красного фотона

Е = 1,7 (эВ) при скорости электрона V = 10^8 (м/с), соответствующей скорости электрона в кинескопе цветного ТВ.

Получим: G= 1,7^2/(4,14*10^(-15)*10^8) = (2,9/4,14)*10^7 = 7*10^6 (В/м) = =7000 (В/мм). В таком поле электрон с начальной скоростью V = 10^8 (м/с) будет терять энергию Е = 1,7 (эВ) за время Т = h/E = 4,14*10^(-15)/ 1,7 = 2,44*10^(-15) (с), где h = 6,63*10^(-34) (Дж*с) = 4,14*10^(-15) (В*с).

Этому периоду Т = 2.44*10^(-15) (с) соответствует фотонное излучение в красной части спектра.

Таким образом, если предположения справедливы, тормозное излучение электрона, влетающего с начальной скоростью 100000 км/с параллельно вектору тормозящего электрического поля с градиентом

7000 В/мм, будет находиться в красном участке оптического спектра.

Тем самым, в фотонном генераторе будет происходить процесс, аналогичный тому, что имеет место на электронных оболочках атомов элементов.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.sciteclibrary.ru

Похожие работы:

  • Методы и средства радиационно-дозиметрического контроля при обращении с твердыми радиоактивными отходами

    Курсовая работа >> Безопасность жизнедеятельности
    ... нормализатора поступают на вход управляемого генератора. Генератор формирует серию импульсных сигналов звукового ... -05М Измерение в жестких условиях эксплуатации мощности дозы фотонного излучения и качественной оценки наличия ...
  • Лекции по Физической оптике

    Реферат >> Физика
    ... ), которые могут существовать в среде. Определимя2плотность мощности Р(x), поглощаемую в слое dx. В соответствиия2с ... генераторов лазерного излучения. В первом изя2них происходит суммирование фотонов /"конверсия вверх"/, а воя2втором распад фотона ...
  • Физика в МГУ (билеты-вопросы-ответы) по лекциям Ремезовой Н.И. и лекторов из МГУ

    Реферат >> Физика
    ... перемещения совпадают. [Дж]=[Н м]. Мощность. Мощность- величина, равная отношению совершенной работы ... тока с помощью индукционных генераторов. Генератор- устройство для создания переменного ... еще возможен внешний фотоэффект. Фотон. Фотон- порция энергии света. ...
  • Радиоматериалы и радиокомпоненты

    Реферат >> Радиоэлектроника
    ... , или колебательные кванты – фотоны. Фотоны, также как и электроны ... на основе сегнетоэлектриков); 6) Пьезоэлектрические генераторы, резонаторы, трансформаторы. Элементы ... расстояния. 2.3 Диэлектрические потери Мощность, выделяющаяся в диэлектрике в виде ...
  • Оптические квантовые генераторы

    Реферат >> Физика
    ... Высокочастотный разряд воз­буждается радиочастотным генератором с мощностью от десятков до сотен ватт ... - это отношение энергии излучаемого фотона к энергии, которая сообщается частице ... уровня составляет 20 аВ, а энергия фотона генерации с Д=0,6328 мкм равна ...
  • Устройства генерирования и канализации субмиллиметровых волн

    Дипломная работа >> Коммуникации и связь
    ... обладать отрицательной проводимостью. Вследствие этого мощность генераторов на диодах в режиме ОНПЗ увеличится ... оптические свойства полупроводников, связанные с поглощением фотонов малой энергии. Практически это можно ...
  • Революция в оптике (лазеры и их применения)

    Реферат >> Промышленность, производство
    ... своем направлении, заданном первоначальным фотоном соответствующей лавины. В результате ... лавинообразном нарастании числа вынужденно испущенных фотонов в среде с инверсной ... излучения. Его мощность. Для некоторых квантовых генераторов характерна чрезвычайно ...
  • Применение лазеров в технологических процессах

    Реферат >> Физика
    ... принципы создания и теория квантовых генераторов и усилителей в инфракрасном и видимом ... первоначальным фотоном соответствующей лавины. Рис.3 Спонтаннородившиеся фотоны, направление ... , имеет большую импульсивную мощность и высокую спектральную яркость ...
  • Мазеры

    Реферат >> Математика
    ... нестабильность частоты водородного генератора может быть . Мощность не превышает Вт. ... излучить затем энергию спонтанно, эмитируя фотон и возвращаясь в основное состояние ... или фотонов атомными системами. Когда фотон поглощается атомом, энергия фотона ...