6.1 Фотоэффект и комптоновское рассеяние

Главная ／ Глава 6: Квантовая область

В теории энергетических нитей (EFT) свет — это пакет возмущения напряжённости в море энергии (Energy Sea). Стабильная оболочка формируется лишь после прохождения локального порога напряжённости; так же поглотитель «берёт» пакет только после прохождения порога замыкания. Поэтому наблюдаемая «квантованность» не означает, что свет состоит из шариков: дискретность задают пороги формирования и поглощения, а распространение и интерференция определяются волновой природой поля в море.

I. Единый механизм: три порога — три дискретизации
Разобьём «визит света» на три этапа; их пороги объясняют, почему обмен идёт порциями:

• Порог источника — формирование пакета. В излучателе накапливаются напряжённость и фаза. Достигнув порога выпуска, запас выходит когерентной оболочкой. Ниже порога утечек нет; на пороге выходит целый пакет.
• Порог пути — пропускаемость. Море не «пропускает» любое возмущение. Далеко уходят лишь достаточно когерентные возмущения, попадающие в прозрачные окна и согласованные по ориентации с каналами; прочие термализуются или рассеиваются возле источника.
• Порог приёмника — замыкание. Детектор или связанный электрон должны перейти свою материальную дверь, чтобы акт считался поглощением/испусканием. Дверь неделима: либо никак, либо полностью.
  Итак: источник квантует излучение, путь фильтрует дальнобойность, приёмник квантует поглощение. Пороги объединяют волновой «путь» и «порцию» обмена.

II. Два классических эксперимента через призму порогов

1) Фотоэффект: порог по цвету, без ожидания, интенсивность меняет число
История: Герц (1887) — УФ-искры; Ленард (1902) — три закона: цветовой порог, мгновенный выход электронов, интенсивность меняет число, а не энергию каждого; Эйнштейн (1905) — «порции энергии»; Милликен (1914–1916) — точная проверка.

• Порог по цвету. Связанный электрон должен пройти дверцу материала. «Удар» одного пакета задаёт каденс источника — цвет; слишком красный — одного пакета не хватит, яркость не поможет.
• Без заметной задержки. Нет медленного накопления; если пакет достигает порога, замыкание происходит сразу.
• Интенсивность меняет «сколько», а не «сколько на электрон». Интенсивность задаёт пакеты в секунду, следовательно ток; энергия пакета зависит от цвета, а не от интенсивности.
• Почему «по одному». Дискретность действует на обоих концах: источник отдаёт целые пакеты, приёмник принимает целые пакеты. Путь — волна; сделка — неделимая порция.

2) Комптоновское рассеяние: один пакет — одна «сделка» с электроном
Комптон (1923) рассеял монохроматические Рентгеновские кванты на почти свободных электронах: больший угол — краснее свет; трактовка — единичный обмен с одним электроном; Нобель (1927).

• Обмен 1:1. Пакет напряжённости замыкается с допустимой электронной подсистемой и уступает энергию/импульс; выходящий свет сдвигается к красному, сильнее при большем угле.
• Дискретные события. Порог приёмника навязывает полное замыкание на каждом акте — никаких «половинок» на два электрона.
• Волны продолжают формировать. До и после оболочка подчиняется волновым правилам; дискретность возникает лишь в точке сделки.

III. Следствие: не всякое возмущение становится дальним светом
Многие «огни» гаснут у источника или в ближнем поле — из-за порога пути:

• Недостаточная когерентность: оболочка распадается при рождении.
• Неподходящее окно: частота попадает в сильно поглощающие полосы и быстро «съедается».
• Несогласованный канал: нет коридора с низкой импедансией или неверная ориентация — энергия рассеивается.
  Далеко уходит лишь то, что чисто сформировано, лежит в окне и согласовано с каналом.

IV. Согласование с известной теорией

• Мы согласны: энергия фотона зависит от частоты. В EFT дискретность проистекает из порогов формирования и замыкания, без введения дополнительных сущностей.
• Нет противоречия с КЭД, где фотон — квант поля: EFT даёт материальную карту — море задаёт распространение и фазу; нити и вещество задают двери и замыкание.
• Интерференция и дифракция полностью сохраняются: волна прокладывает путь, а пороги ведут учёт сделки.

V. Главное

• Свет — это волновой пакет, который распространяется и интерферирует как волна в море.
• Порции рождаются из порогов: формирование у источника и замыкание у приёмника.
• Фотоэффект показывает жёсткость дверцы приёмника: цвет решает, пройдёт ли пакет порог; интенсивность меняет поток пакетов.
• Комптоновское рассеяние демонстрирует геометрию «один пакет — один электрон»: больший угол — большая уступка энергии — более красный свет.
• Не каждое возмущение становится светом: далеко летят только хорошо сформированные, оконные и канально согласованные пакеты; остальные гаснут у источника.

В этой цепочке порогов волновое и «частичное» не противостоят друг другу: волна прокладывает путь, порог задаёт порцию. В дороге мы видим волну, а в точке сделки слышим щёлчки.