爱因斯坦光电效应方程推导

时间:2021-06-06 10:07:33   作者:
爱因斯坦光电效应方程推导这篇文章很长,希望对大家有用。1906年,爱因斯坦假设光量子(后来被称为光子)是无质量的。相对论能量E和动量P。

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只要粒子总是以光速c运动,我们就有可能允许m = 0。在这种情况下,上面的方程将不适用于定义E和P;是什么决定了一个无质量粒子的动量和能量?不是质量(根据假设质量为零);不是速度(总是c)。相对论没有给出这个问题的答案,但奇怪的是,量子力学以普兰克公式的形式给出了答案。

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根据爱因斯坦相对论质量公式:

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根据广义相对论,光在强引力场中移动时会经历红移或蓝移。当光子在重力场中下落时,它的能量(质量)增加。根据W=dmc^2,引力对光子做功,所以光子的质量(能量)和频率由v增加(或减少)到v ':

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G是重力常数,M是物体的质量,c是光速,r是到物体质心的距离。正号表示蓝移,负号表示红移。

同样,在重力存在的情况下,光速对所有观察者来说也不一样。爱因斯坦对引力场势中变速光的推导如下:

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其中c是真空中的光速,c '是引力场中的光速。需要注意的是,对于引力场中的光速还没有达成共识的例子。因此在引力存在的情况下,光速变得相对(取决于观察者的参照系)。这并不意味着光子会加速或减速;这只是重力导致时钟运行变慢,尺子缩小。这里的问题来自这样一个事实:速度是一个坐标相关的量,因此有点模糊。要确定速度(移动的距离/花费的时间),你必须首先选择一些距离和时间的标准,而不同的选择可以给出不同的答案。这在狭义相对论中已经成立:如果你测量光速的速度在加速参考系,答案会,一般来说,不同于c。基于的史瓦西解爱因斯坦的引力场方程,证明光速会改变和各向同性的光的速度将会违反与球对称引力场。

上述描述与量子力学的类点概念是一致的,但与新的方法和证据是不一致的。在量子力学中,类点粒子的概念因海森堡的不确定性原理而变得复杂,因为即使是没有内部结构的基本粒子也占据非零体积。根据量子力学,光子和电子都是非结构粒子,我们无法回答这些悬而未决的问题。

近几十年来,在QED上所做的所有努力中,有一个根本的问题从未被提出,或者是否提出(我们没有看到)却被忽视了。在现代物理学中,带电粒子发射和吸收能量,但其机制没有描述。所以问题是;如果光子是一种非结构粒子,静止质量为零,没有电荷(而且是中性的),那么带电粒子是如何吸收和辐射它的呢?许多文献表明,光子具有质量和电荷的上限,这与实验观测结果是一致的。理论和实验并不局限于光子和引力子。对于引力,甚至关于引力子静止质量的概念都有激烈的争论。

近几十年来,人们对光子的结构进行了讨论,物理学家正在研究光子的结构。有证据表明光子由正电荷和负电荷组成。此外,新的实验表明,光子在每一时刻的吸收概率取决于光子的形状,而且光子的长度约为4米,这与非结构概念是不相容的。

为了研究和理解光子的结构,我们需要描述光子的频率和能量之间的关系。光子在重力场中的频率变化已由Pound-Rebka实验证实。当光子向地球下落的距离为y时,根据能量守恒定律,我们有:


色荷和磁性色


具有最低能量的光子也带有电场和磁场。因此,进入光子结构的引力子的特征必须以一种解释光子能量、描述电场和磁场强度增加的方式表现出来。换句话说,其中一些引力子引起光子电场的增加,而另一些引力子增加了磁场的强度。而且,不仅一个光子在其能量的最低水平是由一些引力子形成的,而且它形成的成员具有电和磁属性,在CPH理论中称为色荷和磁色。下一步是指定颜色电荷和磁颜色,它是通过注意光子在引力场中能量的变化而获得的,而光子在引力场中移动到重力蓝移。

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通过产生正负电场,两个磁场就在电场周围产生形成。因此,它会制成两组磁色。因此CPH矩阵定义如下:

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CPH矩阵表示光子的最小能级。


Sub-Quantum能源(SQE)


利用CPH矩阵定义正负亚量子能量:定义CPH矩阵的第一列为正亚量子能量,定义CPH矩阵的第二列为负亚量子能量,则:

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正、负亚量子能量的速度和能量是相等的,它们之间的区别只是它们的色荷和磁色流动方向的符号。


虚拟光子


虚光子有正负两种类型,定义如下:

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实光子由一个正虚光子和一个负虚光子组成:

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n和k是自然数。迄今为止,电磁能量(光子)的产生是通过引力蓝移来描述的,在反向现象中,光子衰减为负的和正的虚光子。在红移中,虚光子也衰减为正负亚量子能量(SQEs),亚量子能量(SQEs)也衰减为色荷和磁色。色荷和磁色彼此远离,失去对彼此的影响,成为引力子。此外,光子结构中的SQEs个数与光子的能量(也就是频率)有一定的关系。

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光子是正负虚光子的组合。光子是一个非常弱的电偶极子,这与经验和这些文章断言一致。此外,光子(极弱电偶极子)的这种特性可以描述带电粒子的吸收和发射能量。


引力子原则


引力子是最微小的能量单位,其质量为恒定的m(G),以恒定的速度V(G)运动,因此V(G) >c在所有惯性参照系中。引力子和其他现有粒子之间的任何相互作用都代表了惯性矩I,其中V(G)的大小保持不变,从不改变。因此:

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根据引力子原理,引力子的总传播速度和非传播速度是恒定的。另外,引力子的总传输能量和非传输能量是恒定的,因此:

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由于引力子的质量和速度是恒定的,其能量保持恒定,只能将其传递能转化为非传递能,反之亦然。引力子相互结合产生大量的能量量子,能量转化为物质和反物质。事实上,一切都是由引力子构成的。这种方法有助于我们描述量子真空,并将麦克斯韦方程从电磁学推广到引力场。


Sub-Quantum能量原理


一个SQE是一个非常小的能量,具有NRP(永不静止状态粒子)质量m(SQE)

相对于惯性参照系以速度V(SQE) >c运动,且在SQE与其他粒子或场的每次相互作用中,SQE的速度值保持不变,就像我们所有的身体状况一样。

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SQE原理表明,在各种条件下,SQE的质量、能量和量速度保持不变,只有传输速度V(SQET)和能量不变

转换为其非传输速度V(SQES)和能量E(SQES),反之亦然。所以,我们有:

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光的速度


根据狭义相对论原理,真空中的光速是恒定的,对于所有的惯性观测者它等于c,并且它与光源无关。我们如何用亚量子能量原理来总结这个原理?首先,根据SQE原理(也是引力子原理的结果),SQE线性速度的大小取决于SQE与介质中其他粒子(或场)之间的相互作用。因此,在真空中,光子(光)与光子结构之外的其他粒子或场没有任何相互作用,(假设真空的引力效应可以忽略),因此,光子结构中的SQEs线性速度是恒定的,等于v(SQE) = c。真空中虚光子的线性速度等于c,我们一般把光子的速度表示为从一个环境到另一个环境的变化,在真空中是c,这意味着光速在真空中也是v(光)= c。这样:

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因此,光子的线性速度取决于环境条件。一样引力子和子量子能量,但传输速度的总量和non-transmission光子的速度是恒定的,它等于v(光),通过改变环境条件,如光子进入水,线速度的一部分转换为非线性速度和在这种情况下我们有v(光)< c。所以我们可以这样写:

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亚量子能量原理表明,相对于惯性参照系,SQE的总传输速度和非传输速度始终是恒定的,这是自然界的固有性质,也受到引力子原理的影响,因为引力子的SQE是产生的。因此,SQE的量传输速度(在这种情况下是线速度)与光源无关。

现在有必要定义亚量子发散和亚量子收敛两项:

1-亚量子散度:如果一个粒子/物体在引力作用下坠落到一个有质量的物体上,其线速度(SQEs)为V(SQET),我们称该物体具有亚量子散度(图)。

2-亚量子收敛:如果一个粒子/物体的总传输速度SQEs趋于零,我们称该物体具有亚量子收敛(图)。

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亚量子的发散和收敛


在光子的结构上,光子像其他粒子一样加速,但这种加速的原因必须在光子的结构上找到。

 
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