2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Излучение фотонов электронами
Сообщение10.07.2006, 00:01 
Аватара пользователя


28/06/06
138
Уважаемые участники форума!

Проясните, пожайлуста для меня, следующий вопросс: В одном учебнике по физике
написанно, что введение пусталатов Бора, было вызванно невозможностью объяснения
устойчивости атома, в рамках, классической физики. По одному из законов электродинамики,
электрон двигающийся с ускорением, должен всё время излучать, и следовательно
терять энергию. Поскольку электрон двигается вокруг атома по замкнутой траектории,
то он меняет скорость, а следовательно имеет ускорение. Значит он должен непрерывно
излучать, и как следствие терять энергию. Что приводит его к неизбежному падению на
ядро. И значит атом должен вскором времени( там это время приводилось) "развалится".


Однако у меня вызывает подозрение, положение об том, что электрон двигающийся с
ускорением, должен излучать. Вот с чем оно связанно: Возьмём шар радиусом 1 метр
и в его центр, поместим, один единственный электрон.И пусть кроме этого электрона, внутри
шара не какой материи нет. Будем считать,что шар сделан так ,что в каждой его точке,
находится как бы маленький приборчик, споссобный регистрировать любой вид энергии
приходящей изнутри. По скольку, с одной стороны, электрон относительно стенок
не движется, то он и не излучает, и значит приборы должны молчать. Но с другой стороны,
существует вне этого шара, бесконечное множество тел, двигающихся по отношению
к данному шару с некоторым ускорением, и значит электрон двигаясь по отношению к
ним с ускорением, должен всё время излучать, и приборы должны непрерывно
регестрировать приток энергии изнутри шара. Противоречие.

Представим теперь, что унас милиард таких шаров, которые неподвижны друг относительно
друга. А в каждом шаре по милиарду неподвижных электронов. Вне же этих шаров
находится всего один электрон, двигающийся по отношению к данным шарам с некоторым
ускорением. Энергия сообщаемая электрону, некоторой силой, для его ускорения,пусть будет равна W. А сумарная энергия регестрируемая совокупностью всех шаров будет много
больше W.(если милиарда шаров не хватит, то добавим ещё милиардов 500 таких шаров)
Причём эта ситуация может продолжатся вечно. Получается очевидное противоречие с законом сохранения энергии. Но поскольку, последний закон, представляется всеже
верным, то выход из этого тупика, мне представляется в том ,что положение об том,
что электрон должен излучать если он движется с ускорением не верно.

Собственно это и вызывает у меня подозрение.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.07.2006, 06:40 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


16/03/06
406
Moscow
Ускорение абсолютно. Если одно тело движется относительно другого с ускорение и другое, соответственно, движется с ускорение относительно первого, то можно точно сказать, какое из тел движется, а какое нет.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.07.2006, 08:47 


21/03/06
1545
Москва
Я бы предположил, что противоречие, потребовавшее введение постулата Бора следует рассматривать следующим образом:
1)Речь идет об инерциальной системе отсчета, связанной с ядром атома. Таким образом, в этой системе ядро атома неподвижно, либо движется равномерно прямолинейно, т.е. не меняет своей энергии. Электрон же в этой же системе отсчета движется по окружности, т.е. постоянно изменяет вектор своей скорости, а, следовательно, постоянно изменяется вектор его ускорения. В рамках данной системы отсчета электрон должен постоянно уменьшать свою энергию для изменения своего ускорения.
Можно рассмотреть систему отсчета, в которой электрон находится в состоянии покоя либо прямолинейного равномерного движения. В этой системе наоборот, ядро атома будет постоянно менять свою скорость а, следовательно, ускорение. И терять энергию.
В любом случае противоречие.
2) Развитие идей Бора, Планка, Гейзенберга и др. многоуважаемых ученых привело на данный момент к следующему пониманию поведения электрона в пространстве:
а) Электрон вправе находится в любой точке вселенной.
б) Наиболее вероятное нахождение электрона в атоме(95%) - его орбита, которая, в общем случае, не окружность, и имеет некоторую ширину (возьмем вероятность не 95, а 99% - ширина орбиты увеличиться, вплоть до размеров нашей вселенной).
Поэтому говорить об электроне как о материальном теле, с какими мы привыкли иметь дело в повседневной жизни, с позиции современной науки, неверно. И да, Вы не можете взять шар радиусом 1 м и поместить в него неподвижно электрон. В каждый момент времени электрон вправе находиться вне Вашего шара :))).

не совсем понял Dims'а:
Цитата:
Ускорение абсолютно. Если одно тело движется относительно другого с ускорение и другое, соответственно, движется с ускорение относительно первого, то можно точно сказать, какое из тел движется, а какое нет.

Уважаемый, в первом предложении Вы утверждаете, что ускорение абсолютно(!), а в следующих два раза применяете слово "относительно". Читайте основы физики, СТО и т.п. И попробуйте ответить для себя на вопрос - в системе земля - солнце какое тело движется, а какое покоится? :)

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.07.2006, 11:49 


17/01/06
180
я не знаю откуда я пришел,куда я иду, и даже кто я такой
Вообще излучает только заряд, движущийся ускоренно относительно инерциальной системы отчета. Или , если принять принцип Маха, относительно системы отсчета , связанной с удаленными галактиками.

Уже обсуждавшийся в этом форуме Логунов А.А. выдвинул следующее возражение против принципа эквивалентности Эйнштейна. Поместим заряд в замкнутый ящик ("лифт Эйнштейна" ).Если поместить этот ящик в гравитационное поле , то заряд будет падать на дно ящика с ускорением и при этом излучать . Если -же заставить сам ящик двигаться с ускорением в отсутствии гравитационного поля , то заряд тоже будет "падать" на дно ящика с ускорением , но излучать не будет ,т. к. он при этом покоится относительно инерциальной системы отсчета. Т. е. принцип эквивалентности нарушается.
Гинзбург В.Л. в ответе на статью Логунова показал, что во втором случае заряд действительно не будет излучать электромагнитных волн, но поток электромагнитной энергии через стенки бесконечно малого ящика тем не менее будет одним и тем же в первом и во второим случае. А т.к принцип эквивалентности справедлив только в бесконечно малой области пространства - времени , то никакого нарушения нет.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.07.2006, 12:05 
Аватара пользователя


28/06/06
138
e2e4 писал(а):
Я бы предположил, что противоречие, потребовавшее введение постулата Бора следует рассматривать следующим образом:
1)Речь идет об инерциальной системе отсчета, связанной с ядром атома. Таким образом, в этой системе ядро атома неподвижно, либо движется равномерно прямолинейно, т.е. не меняет своей энергии. Электрон же в этой же системе отсчета движется по окружности, т.е. постоянно изменяет вектор своей скорости, а, следовательно, постоянно изменяется вектор его ускорения. В рамках данной системы отсчета электрон должен постоянно уменьшать свою энергию для изменения своего ускорения.
Можно рассмотреть систему отсчета, в которой электрон находится в состоянии покоя либо прямолинейного равномерного движения. В этой системе наоборот, ядро атома будет постоянно менять свою скорость а, следовательно, ускорение. И терять энергию.
В любом случае противоречие.


Хорошо. Оставим пока, причины потребовавшее введение постулата Бора в стороне.
Ответте мне на такой вопросс: если обычный электрон, движется с ускорением, не
внутри атома, а просто в пространстве, то он будет излучать энергию или нет?

Возьмем например линейку, и один из её концов зарядим отрицательно, затем
начнём этой линейкой махать. Будет ли эта линйка излучать энергию?

Кроме того прошу Вас ответить на следующий вопросс:
Луна вращаясь по замкнутой орбите, что тоже должна терять свою энергию?

Цитата:
И да, Вы не можете взять шар радиусом 1 м и поместить в него неподвижно электрон. В каждый момент времени электрон вправе находиться вне Вашего шара )).

А кто дал ему такое право? Шар считается непрерывным, то есть без всяких дырочек
через которые электрон мог бы просочится. И с какой стати, я не могу поместить электрон
неподвижным образом в шар? Впрочем ,помещать его неподвижным образом и ненужно,
достаточно, что бы он имел постоянную скорость, относительно стенок шара. Ведь Вы
же не будете отрицать, что электрон своими собственными силами , не может
приобрести какое либо ускорение, относительно стенок шара?

Исправил тег quote // photon

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.07.2006, 12:44 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/05
17976
Москва
Woland писал(а):
Ответте мне на такой вопросс: если обычный электрон, движется с ускорением, не внутри атома, а просто в пространстве, то он будет излучать энергию или нет?


Будет.

Woland писал(а):
Возьмем например линейку, и один из её концов зарядим отрицательно, затем начнём этой линейкой махать. Будет ли эта линйка излучать энергию?


Будет.

Woland писал(а):
Кроме того прошу Вас ответить на следующий вопросс:
Луна вращаясь по замкнутой орбите, что тоже должна терять свою энергию?


Она её и теряет (на гравитационное излучение). Но гравитационное излучение системы Земля - Луна имеет мощность сколько-то ватт и не имеет практического значения по сравнению с другими обстоятельствами. В то время как электрон в атоме должен был бы упасть на ядро за миллиардные доли секунды.

Woland писал(а):
Цитата:
И да, Вы не можете взять шар радиусом 1 м и поместить в него неподвижно электрон. В каждый момент времени электрон вправе находиться вне Вашего шара )).

А кто дал ему такое право? Шар считается непрерывным, то есть без всяких дырочек
через которые электрон мог бы просочится. И с какой стати, я не могу поместить электрон
неподвижным образом в шар?


Право такое ему даёт квантовая механика. Но мы, конечно, можем считать, что на границе шара у нас бесконечный потенциальный барьер, тогда электрон никак не сможет оказаться вне шара. Однако неподвижным он не может быть: произведение неопределённости координаты на неопределённость импульса не может быть меньше некоторой величины. Спрашивать: "Почему?" - бесполезно, уж так природа устроена. Поскольку неопределённость координаты у нас будет равна диаметру шара, то для неопределённости импульса получается некоторая ненулевая величина. В результате электрон будет "болтаться" внутри шара, но излучать при этом не будет (по той же причине, по какой он не излучает в атоме).

P.S. Что-то с отображением цитат нехорошо...

Исправил тег quote // photon

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.07.2006, 14:46 


21/03/06
1545
Москва
Хотелось бы подчеркнуть два пункта:
1) Не следует рассматривать электрон, как знакомые нам тела. Уже применяя такие понятия как скорость и ускорение электрона, мы принимаем факт непрерывности изменения его координаты, что на самом деле не так. В один момент времени электрон может находиться с большой вероятностью в одной точке пространства, в следующий момент времени (и я в этой фразе принял время квантованным, что тоже спорно :) ) - с большой долей вероятности в другой точке пространства. А что происходит между этими моментами времени - загадка...
2) На самом деле не стоит забывать, что современная квантовая механика, с позиции которой мы рассмотриваем поведение электрона, использует тот самый постулат Бора, о котором мы заговорили... поэтому, конечно, нельзя опровергать постулат Бора, основываясь на теории, которая его признает как аксиому :). С другой стороны, квантовая теория - это пока все что у нас есть... или нет?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.07.2006, 17:12 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


16/03/06
406
Moscow
e2e4 писал(а):
Цитата:
Ускорение абсолютно. Если одно тело движется относительно другого с ускорение и другое, соответственно, движется с ускорение относительно первого, то можно точно сказать, какое из тел движется, а какое нет.

Уважаемый, в первом предложении Вы утверждаете, что ускорение абсолютно(!), а в следующих два раза применяете слово "относительно".

Ну да. Есть кинематическое представление об ускорении, то есть, как о графике движения. В такой ограниченной модели ускорение относительно. И в этой модели, как мне кажется, рассуждал автор письма. Но физически, то есть, с подключением других разделов физики, эта модель неадекватна. То есть, относительные в этой модели ускорения, не являются относительными в реальности.

Цитата:
И попробуйте ответить для себя на вопрос - в системе земля - солнце какое тело движется, а какое покоится? :)

Я же сказал, что ускорение абсолютно. Это значит, что не обязательно одно тело должно покоиться. Может быть так, что оба движутся с ускорением. И никаким выбором системы отсчёта этого не устранить.

Возьмём пример попроще: два автомобиля, ускоряющиеся синхронно. Кинематически они друг относительно друга покоятся. Но динамически можно определить, что они ускоряются, причём оба.

И неважно, есть поблизости другие тела для ориентира, или нет.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.07.2006, 21:10 
Аватара пользователя


28/06/06
138
Someone писал(а):
Поскольку неопределённость координаты у нас будет равна диаметру шара, то для неопределённости импульса получается некоторая ненулевая величина. В результате электрон будет "болтаться" внутри шара, но излучать при этом не будет (по той же причине, по какой он не излучает в атоме).


Но ведь по отношению к некоторым телам, находящихся вне
шара, электрон, всё же будет двигаться с ускорением. И значит
если принимать фразу " электрон двигающийся с
ускорением, должен излучать"- в лоб, то он обязан излучать.
Но поскольку это приводит, к различным нелепостям -то
стало быть, электрон не всегда должен излучать, если он движится
с ускорением, относительно, произвольно взятых тел.
Значит, существуют некоторые "привелигированные" тела, что
если по отношении к ним, электрон движится с ускорением -то
лишь тогда он излучает.

Есть и другой не маловажный вопросс: Каково минимальное
ускорение, должен иметь электрон, относительно некоторого тела,
что бы он начал излучать?

Ведь на сколько мне известно, энергия излучаемая электронами,
выделяется определёнными порциями. Неужели, если электрон,
движится с ускорением, относительно некоторого тела с ускореним
и 1000 км/c*c и 0,000001 м/c*c то он всё равно будет излучать?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.07.2006, 21:21 
Аватара пользователя


28/06/06
138
Dims писал(а):
Но физически, то есть, с подключением других разделов физики, эта модель неадекватна.

Обоснуйте неадекватность.
Dims писал(а):
Я же сказал, что ускорение абсолютно. Это значит, что не обязательно одно тело должно покоиться. Может быть так, что оба движутся с ускорением. И никаким выбором системы отсчёта этого не устранить.

Раскажите более ясно ,что Вы имеете ввиду.

Dims писал(а):
Возьмём пример попроще: два автомобиля, ускоряющиеся синхронно. Кинематически они друг относительно друга покоятся. Но динамически можно определить, что они ускоряются, причём оба.

И неважно, есть поблизости другие тела для ориентира, или нет.

Что значит определить динамически?
Докажите последнее утверждение.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.07.2006, 21:27 
Аватара пользователя


28/06/06
138
Dolopihtis писал(а):
Уже обсуждавшийся в этом форуме Логунов А.А. выдвинул следующее возражение против принципа эквивалентности Эйнштейна. Поместим заряд в замкнутый ящик ("лифт Эйнштейна" ).Если поместить этот ящик в гравитационное поле , то заряд будет падать на дно ящика с ускорением и при этом излучать . Если -же заставить сам ящик двигаться с ускорением в отсутствии гравитационного поля , то заряд тоже будет "падать" на дно ящика с ускорением , но излучать не будет ,т. к. он при этом покоится относительно инерциальной системы отсчета. Т. е. принцип эквивалентности нарушается.
Гинзбург В.Л. в ответе на статью Логунова показал, что во втором случае заряд действительно не будет излучать электромагнитных волн, но поток электромагнитной энергии через стенки бесконечно малого ящика тем не менее будет одним и тем же в первом и во второим случае. А т.к принцип эквивалентности справедлив только в бесконечно малой области пространства - времени , то никакого нарушения нет.

Дайте пожайлуста ссылку на Гинзбурга и Логунова.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.07.2006, 21:44 
Аватара пользователя


28/06/06
138
e2e4 писал(а):
Не следует рассматривать электрон, как знакомые нам тела. Уже применяя такие понятия как скорость и ускорение электрона, мы принимаем факт непрерывности изменения его координаты, что на самом деле не так. В один момент времени электрон может находиться с большой вероятностью в одной точке пространства, в следующий момент времени (и я в этой фразе принял время квантованным, что тоже спорно ) - с большой долей вероятности в другой точке пространства. А что происходит между этими моментами времени - загадка...


Скажите пожайлуста, Вы, что всерьёз можете пологать,что время
может быть квантованно?
Вероятность-мера неопределённости тех или иных, явлений.
Некто не вычисляет вероятность того, закон чего строго известен
а также все факторы учтены. Поэтому на мой взгляд ,говорить
о степени вероятности электронна, в той или иной точке- значит
сделать простое высказывание:" Шут его знает, как оно там есть
на самом деле, но то, что мы фиксируем таким то способом, говорит нам о том
,что электрон почемуто находится там то, и там то, в определённые
моменты времени". А Вы как считаете?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение10.07.2006, 23:37 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/05
17976
Москва
Woland писал(а):
Someone писал(а):
Поскольку неопределённость координаты у нас будет равна диаметру шара, то для неопределённости импульса получается некоторая ненулевая величина. В результате электрон будет "болтаться" внутри шара, но излучать при этом не будет (по той же причине, по какой он не излучает в атоме).


Но ведь по отношению к некоторым телам, находящихся вне
шара, электрон, всё же будет двигаться с ускорением.


Нет, ситуация здесь такая, что представить её наглядно довольно трудно. Вы представляете себе электрон как маленький "шарик", летающий внутри шара по какой-то траектории. Это представление вполне адекватно для "шарика" размером с бактерию, хуже для атома, и совсем плохо для электрона (полезность этого представления зависит от массы частицы: чем больше масса, тем точнее работает представление о ней, как движущейся по определённой траектории). В действительности электрон не "летает" внутри нашего шара по какой-либо траектории. Его скорость определена только с некоторой точностью, зависящей от размеров шара. В частности, электрон не может покоиться, так как его скорость не может быть точно равна нулю. При этом мы не можем сказать, где именно внутри шара находится электрон. Мы можем попытаться измерить его положение с некоторой точностью, но это сделает более неопределённой его скорость.

Фактически электрон в шаре, как и электрон в атоме, будет иметь некоторый набор возможных состояний, характеризуемых энергией электрона и некоторыми другими числами, но скорость и положение электрона в этих состояниях не определены, то есть, невозможно сказать, где именно находится электрон и с какой скоростью он движется. Поэтому утверждение классической электродинамики о том, что электрон должен непрерывно излучать, здесь не работает. Среди всех состояний электрона в шаре есть состояние с наименьшей энергией. Излучить фотон электрон может только при переходе в состояние с меньшей энергией. В конце концов электрон "свалится" в состояние с наименьшей энергией и больше излучать не сможет, если что-нибудь извне (например, экспериментатор со своими измерительными приборами) не вмешается и не переведёт этот электрон в состояние с большей энергией.

Woland писал(а):
Есть и другой не маловажный вопросс: Каково минимальное
ускорение, должен иметь электрон, относительно некоторого тела,
что бы он начал излучать? Ведь на сколько мне известно, энергия излучаемая электронами,
выделяется определёнными порциями.


Энергия действительно излучается порциями, но величина этой порции зависит от условий, в которых находится электрон, и в принипе может быть сколь угодно малой.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение11.07.2006, 01:00 
Аватара пользователя


28/06/06
138
Someone писал(а):
Woland писал(а):
Someone писал(а):
Поскольку неопределённость координаты у нас будет равна диаметру шара, то для неопределённости импульса получается некоторая ненулевая величина. В результате электрон будет "болтаться" внутри шара, но излучать при этом не будет (по той же причине, по какой он не излучает в атоме).


Но ведь по отношению к некоторым телам, находящихся вне
шара, электрон, всё же будет двигаться с ускорением.


Нет, ситуация здесь такая, что представить её наглядно довольно трудно. Вы представляете себе электрон как маленький "шарик", летающий внутри шара по какой-то траектории. Это представление вполне адекватно для "шарика" размером с бактерию, хуже для атома, и совсем плохо для электрона (полезность этого представления зависит от массы частицы: чем больше масса, тем точнее работает представление о ней, как движущейся по определённой траектории). В действительности электрон не "летает" внутри нашего шара по какой-либо траектории. Его скорость определена только с некоторой точностью, зависящей от размеров шара. В частности, электрон не может покоиться, так как его скорость не может быть точно равна нулю. При этом мы не можем сказать, где именно внутри шара находится электрон. Мы можем попытаться измерить его положение с некоторой точностью, но это сделает более неопределённой его скорость.

Фактически электрон в шаре, как и электрон в атоме, будет иметь некоторый набор возможных состояний, характеризуемых энергией электрона и некоторыми другими числами, но скорость и положение электрона в этих состояниях не определены, то есть, невозможно сказать, где именно находится электрон и с какой скоростью он движется. Поэтому утверждение классической электродинамики о том, что электрон должен непрерывно излучать, здесь не работает. Среди всех состояний электрона в шаре есть состояние с наименьшей энергией. Излучить фотон электрон может только при переходе в состояние с меньшей энергией. В конце концов электрон "свалится" в состояние с наименьшей энергией и больше излучать не сможет, если что-нибудь извне (например, экспериментатор со своими измерительными приборами) не вмешается и не переведёт этот электрон в состояние с большей энергией.

Woland писал(а):
Есть и другой не маловажный вопросс: Каково минимальное
ускорение, должен иметь электрон, относительно некоторого тела,
что бы он начал излучать? Ведь на сколько мне известно, энергия излучаемая электронами,
выделяется определёнными порциями.


Энергия действительно излучается порциями, но величина этой порции зависит от условий, в которых находится электрон, и в принипе может быть сколь угодно малой.


Благодарю Вас, уважаемый Someone за ясное и для меня исчерпывающее объяснение. Считаю для себя этот вопрос
закрытым.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение11.07.2006, 02:40 


21/06/06
1721
Интересно, а кто-нибудь считал, сколько времени должно пройти, чтобы энергия, излученная всеми электронами и протонами Земли, обусловленная ускоренным движением по орбите вокруг Солнца, стала сопостаивмой с энергией гравитационного притяжения Земли и Солнца, и вообще куда тогда эта энергия девается?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 23 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group