Сообщение Re[63]: сверхсветовое движение (двигатель Алькубьерре) (НАСА от 15.02.2021 20:08
Изменено 15.02.2021 21:16 vdimas
Re[63]: сверхсветовое движение (двигатель Алькубьерре) (НАСА
Здравствуйте, Sinclair, Вы писали:
V>>Речь тут о выполняемой работе, т.е. о приёме и передаче энергии.
S>Ок, хорошо. Я пытался начать с шага 0: рассмотреть совсем-совсем простую систему, в которой никакой работы не выполняется.
Зачем?
В изначальном условии задачи шла речь про излучение и поглощение.
V>>Пример с градиентом был приведён для этого (цитирую):
V>>
Чего именно не будет происходить?
Амперметр не покажет перетекания электронов при движении разнесённых в пространстве шаров вдоль градиента напряжёности электрического поля?
Т.е., ты ошибаешься, происходить будет аж бегом.
V>>Пример должен был продемонстрировать, что может происходить обмен переносчиками вовсе не тех длин волн, на которые разложился бы математически на Фурье изменяющийся во времени градиент (при движении по нему).
V>>Ключевое выделил.
S>Ок, давайте так. Уберём Кулоновское взаимодействие заряд-заряд;
Зачем?
Тем более, что кулоновское взаимодействие обобщается на взаимодействие заряд-поле, знаменитое F=qE.
Наличие силы объясняется обменом виртуальными фотонами, а вот возникновение работы (потеря или потребление энергии) — обменом реальными фотонами.
S>оставим только ЭМ-излучение.
S>Ваш вопрос эквивалентен такому: "можно ли представить излучение со спектром Х излучением с каким-то другим спектром Y".
S>В самом простом случае: нельзя ли представить монохроматическое излучение с частотой F0 комбинацией каких-то других частот F1 и F2?
S>Ответ: нет, нельзя.
И почему нет? ))
Нельзя представить разве что через линейную комбинацию частот.
Но запросто через нелинейную комбинацию.
Например, линейная комбинация частот F1+F2 (примем амплитуды одинаковыми, или вынесем разницу амплитуд за скобки) выражается через 2*F0*Fm, где F0=(F1+F2)/2, Fm=(F2-F1)/2.
F0 в терминологии радиоприёма несущая, Fm модулирующая частоты.
Пример с ШИМ-ом был тоже об этом.
S>Возьмём, например, излучение с частотой f1. И будем его модулировать с частотой f2; при этом f2 у нас намнооого меньше f1.
S>Если посмотреть на картинку — увидим огибающую. Появится ли у нас в спектре частота f2? (Или, на бытовом уровне: можем ли мы задетектировать что-то детектором, который настроен на частоту f2)?
Ты услышишь F2 в приёмнике АМ.
S>Можно ли так подобрать f2, чтобы увидеть в спектре f0?
Это ЧМ/ФМ.
S>Ответы на все эти вопросы хорошо известны.
Мне известны, а насчёт тебя берут сомнения.
Лучше бы тебе делать однозначные утверждения, на мой манер.
S>Амплитудная модуляция синусоиды синусоидой даёт излучение на трёх частотах: f1, f1+f2 и f1-f2. Никаких других частот у нас не появится.
Только здесь речь об обратном преобразовании — суммы в произведение, дал выше.
Всё-таки излучение фотонов — это, скорее, "сумма".
Но даже в твоём примере появляются частоты f1+f2 и f1-f2.
S>Что это означает? Что если мы, например, модулируем монохроматический свет радиочастотным сигналом, то на выходе будет видимый свет с расщеплённым спектром; причём линии будут очень близкими — ведь мы говорим о частоте ~500 терагерц, от которой боковые частоты отстоят на какие-то мегагерцы.
Лучше бы ты рассмотрел излучение близких частот Fi(всего N), да еще которые фазово-модулированы, для сохранения фазы относительно некоей подразумеваемой опорной F0.
Итоговый сигнал будет равен F0*(N+Fx0s+Fx0d+...+Fxns+Fxsd), т.е. будет представлять из себя сигнал частоты F0 с амплитутой N плюс некий амплитудный шум, тем меньший (шум — относительная величина), чем больше N.
На стороне приёма шум отфильтровывается и ву-а-ля (об этом тоже говорил).
Конкретно частота F0 на передающей стороне оказалась не нужна.
(Fxi — разностные и суммарные частоты, обычно далеко отстоящие от целевой F0)
V>>Или ты рассматривал свободные заряды? ))
S>Я рассматривал модель вообще без зарядов. Точнее, с одним зарядом.
V>>Свободные заряды, влияющие друг на друга больше, чем на величину квантовых флуктуаций, в любом случае не могут двигаться прямолинейно, как даётся в определении инерциальных систем в СТО.
S>Всё верно.
Поэтому я не мог рассматривать свободные заряды и обмен энергией м/у ними.
Но твои аргументы, мало того, что расплывчаты, так еще периодически отсылают именно к этому, когда ты неоднократно говорил о возможности рассеять на электроне любую энергию (любую не в смысле абсоютной величины, а в смысле непрерывной математической вещественной оси таких частот из пригодного для рассеяния диапазона, верно?).
S>Тут главное — чётко понимать, какие ограничения на энергию зарядов накладывает наша макросистема.
Окружающие понимают, только это уже оффтоп.
S>Например, в разрежённом газе у нас мало источников (или приёмников) энергии — только переходы электронов между уровнями.
S>Поэтому спектр такого газа будет линейчатым; и посветив на него "неправильным" излучением вы ничего не получите — оно просто пройдёт насквозь.
Это в одноатомном идеальном газе.
А если газ двухатомный (обычный), то м/у линиями максимума спектра не будет нуля, будет отличное от 0-ля значение.
Да и те линии максимума уже не будут иметь столь резкие границы, представляют из себя эдакие "шапки" (пусть и узкие), как у нормального распределения.
S>В реальности ширина линий ненулевая — дело в том, что у газа есть температура; атом, летящий "навстречу" фотону видит его частоту смещённой вверх, "попутно" — смещённой вниз.
S>Это даёт ему шанс провзаимодействовать с фотоном, частота которого на эпсилон отличается от "родной" частоты перехода.
S>Чем сильнее нагреем газ — тем шире станут линии.
Как раз молекулы двухатомного газа вращаются даже при весьма низких температурах, что усиливает описанный эффект.
V>>Речь могла идти только о макросистеме, где заряды связаны — электроны в проводниках или диеэлектриках.
V>>(а речь о такой системе и шла — приемной и передающей антенах)
S>Как раз в проводниках и диэлектриках у электронов гораздо больше свободы, чем в газе — они могут поглощать энергию не только на переходы между уровнями, но и на взаимодействие частиц.
С рассеянием понятно (и оно мне тоже играет на руку, кстате, позволяя рассуждать о возможностях "трактовать" фотоны чатот, отстоящие дальше, чем на эпсилон от F0, как целевые, т.к. лишнюю энергию в кристале есть куда деть).
А излучить фотон нужной энергии как?
S>Например, тепловые колебания атомов в кристаллической решётке дают телу возможность поглощать и излучать в инфракрасном диапазоне.
Обмениваться энергией могут даже в аккустическом диапазоне, но только внутри кристалла.
S>А движение электронов в проводнике вообще позволяет уйти от ограничения на минимальную частоту.
Скорость теплового движения электронов в проводнике на порядки больше скорости упорядоченного их "усреднённого" движения.
В общем, явление излучения при торможении или ускорения при поглощении у связанных электронов не имеет ничего общего с аналогичными явлениями у свободных электронов ("я рассматривал единичный заряд" (С) ).
Сюда же курить эффективную массу свободных электронов в металлах.
S>>>Вся радиотехника живёт как раз потому, что у электронов в металле не "уровни", а "зоны".
V>>"Зоны" — это приближенное определение, сторого говоря там уровни.
S>Как раз нет. "Уровни" сливаются, и образуют непрерывные полосы, в пределах которых электрон может иметь любую энергию.
Спасибо, что ты сформулировал свои представления явным образом, потому что мне надоело на это возражать.
Тут ошибка, никаких непрерывных полос нет.
Они принимаются условно-непрерывными для простоты рассчётов, т.е. это такой способ приближённого рассмотрения.
V>>Внутри обычного железа не может, этот эпсилон вовсе не произвольно мал при нормальных температурах
S>Произвольно.
РТФМ
S>Прочтите внимательно
Про запрещённые зоны?
Я это могу написать в многократно большем объёме, бо копал физику полупроводников достаточно глубоко в разные годы, мне это банально интересно.
В металлах зона проводимости пересекается с валентной зоной, т.е. никакой запрещённой зоны нет.
Выглядит как очередной залёт.
S>И учтите, что при поглощении кванта нас интересует не сама энергия электрона, а её дельта.
Блин, не покидает ощущение бреда наяву.
"Учтите то, что все знают со школы!!!"
S>Поэтому смещение расположения запрещённых зон нас не интересует. Обычный электрон "расположен" где-то в серединке разрешённой зоны. Кванты достаточно большой длины волны (с достаточно маленькой энергией) переместят его совсем чуть-чуть, и он останется в пределах разрешённой зоны. А вот если квант имеет такую частоту, что его поглощение засунуло бы электрон в запрещённую зону — вот тогда его наш материал "поймать" не сможет.
Ясно. ))
В общем, зон проводимости тоже бывает больше одной в сложнокомпонентных полупроводниках.
А у кремния зона дырок расщеплена даже в его нормальном состоянии.
V>>Что же касается "вся радиотехника живёт" — она живёт на квазиэлектронах. ))
V>>Реальные электроны создают шум, перепрыгивая своими энергиями м/у уровнями (образующими условную "зону"), но в целом этот макроскопический процесс описывает, допустим, некоторые гармонические колебания (ради которой, допустим, некий участок схемы проектировался) плюс обязательный шум. Вот этот шум — он об обсуждаемом.
S>Вы путаете понятие "квазиимпульс электрона" с "импульсом квазиэлектрона".
Я ничего не путаю.
S>Проводник принято считать состоящим из ионов, которые формируют кристаллическую решётку, и электронов, которые движутся в этой решётке (а вовсе не прыгают между уровнями в атомах).
Поглощать и излучать энергию электроны могут лишь квантами, прыгая при этом по энергетическим уровням, а не по узлам кристаллической решетки.
Это относится как к свободным электронам в металлах и полупроводниках, так и к связанным, а так же к механизму смещения электронных облаков связанных электронов.
Через квазиэлектроны выполняется эдакая подстановка этих всевозможных процессов, для простоты рассчёта.
Курить измерение эффективной массы квазиэлектронов на циклотроных резонаторах.
Квазиэлектроны показывают такой радиус движения, который реальные электроны никогда не смогли бы показать, из-за своей реальной массы (инерции).
В общем, в антенне создаётся переменный ток некоторой частоты, вокруг антенны возникает переменное магнитное поле, происходит потеря энергии на излучение.
Излучать фотоны, теряя энергию, источник может не только электронами, а даже ядрами узлов кристаллической решетки.
Мне просто было интересно для себя убедиться, насколько физик по образованию разбирается в электромагнетизме.
Ну, чтобы я напрасных выводов не озвучивал. ))
V>>Речь о спектре излучения и поглощения в радиопередаче.
S>Вы не сможете заменить радиопередачу набором фотонов, скажем, видимого диапазона
Это твои текущие представления.
Пример с ШИМ-ом — это объяснение на пальцах, откуда растут ноги у таких теорий, когда целевая частота получается через другие частоты.
Кстати, в моей коллекции самостоятельно разработанных и собранных электронных устройств был так же ШИМ-аудиоусилок, выходной каскад которого был выполнен на ключевых транзисторах, работающих на частоте около 200 кГц.
В более взрослом состоянии (уже в свои 22-23) делал высокочастотную эдектросварку на ферритовом трансформаторе размеров всего с кулак, т.е. весь сварочный аппарат был размером с большую кружку для чая. ))
Лет за 7 до этого с отцом делали сварочный аппарат на обычном трансформаторе и баластных резисторах, эта бандура для сварки электродами-пятеркой была коробом выше колена, т.е. в т.ч. целью было показать (илидаже похвастать) отцу, как можно было. ))
Я тогда занимался высоковольтными драйверами для неоновой рекламы (там в диапазоне 8-20 кВ требовалось для поджига, в зависимости от длины трубки).
В общем, как получать колебания нужной частоты из порций (квантов?) энергии совсем другой частоты знаю не по наслышке.
V>>Речь шла о другом — каков будет характер изменения ЭМ поля при этом.
V>>Речь шла о невозможности стремления 2-й производной к бесконечности.
S>Под второй производной вы имеете в виду, что типа вот у нас поле было, а вот его не стало? Или что?
Или собственное магнитное поле тока смещения.
Там все написано и термины применены правильно — можно подтянуть электродинамику, если подзабылось.
S>Потому что поглощение одного радиофотона очень мало повлияет на ЭМ-поле — напомню, такой фотон обладает крайне малой энергией; применяемое в быту радиоизлучение оперирует чудовищными количествами фотонов.
Речь шла о форме магнитного импульса фотона на временной шкале.
В общем, этот магнитный импульс принципиально не может представлять из себя дельта-функцию. (курить)
S>>>Следующие картинки нерелевантны, т.к. оперируют неверными предположениями.
V>>И ты можешь это раскрыть?
S>Раскрываю: вам кажется, что поглощение фотона — это какой-то плавный процесс, и что там есть что дифференцировать.
Мне кажется, ты опять разговариваешь с голосами в голове.
S>Ну там — электрон ускоряется под действием кванта, и это должно занимать какое-то время, потому что в физике "не бывает бесконечных производных".
S>А фишка квантовой механики — именно в том, что все взаимодействия — "мгновенны".
Взаимодействие может быть мгновенным, но магнитный поток не может быть бесконечным.
Например, мы "мгновенно" приложили напряжение к проводам, но ток не стал мгновенно равен значению, какое даёт формула из закона Ома, потому как такая мгновенность означала бы всплекс магнитного потока до бесконечной величины.
И да, фотону уже выполнили электродинамический расчёт, он полностю согласуется с классикой.
S>Это не означает, что там какие-то производные обращаются в какие-то бесконечности.
"Какие-то там". ))
Что такое ток смещения?
Как ты понимаешь "частоту фотона".
Я понимаю, что в КМ фотон принят не имеющим размера и структуры (потому что КМ не оперирует такими вещами), но в классике оптический фотон — это поперечная ЭМ-волна с левой или правой поляризацией, где скорость вращения перпендикулярных магнитного и эл поля соотвествует частоте фотона. И в классике же это было слишком много раз доказано.
S>Там вообще не получится взять производную — в привычном нам смысле время внутри акта взаимодействия не идёт.
При распространении света зато идёт, и квант магнитного поля фотона вовсе не бесконечен, а полностю подчиняется электродинамическому расчёту.
S>А означает эта мгновенность как раз то, что мы в принципе никак не можем обнаружить промежуточные состояния у этого процесса.
Ага, телега впереди лошади. :faceplam:
Ключевое — "не можем обнаружить".
Если мы способны наблюдать систему только до и после взаимодействия, то нам ничего не остаётся кроме как постулировать ненаблюдаемость процесса в неких "промежуточных стадиях".
V>>Огибающая магнитного импульса.
S>У фотона нет огибающей.
Было бы всё так просто, не делали бы приёмные антенны на четверть или 3/4 периода, потому что — а какая разница? ))
В общем, похоже, ты опять не понял ни черта.
Не требуется получить огибающую единичного фотона, требуется получить огибающую проекции магнитного поля когерентных фотонов на антенну.
Я в предложенной к обсуждению теории вижу кое-какие сложности, но они не там, где ты копаешь.
Обрати внимание на классическое представление фотона как волны, на длину этой волныи поляризацию.
Если бы речь шла об M-фотонах (или MJ-фотонах, каково подавляющее большинство оптических), то я бы ту теорию даже не обсуждал, бо даже если удастся фазировано испустить фотоны на источнике, то из-за разности частот их невозможно фазированно принять на приёмнике из-за произвольного расстояния м/у источником и приёмником. Домашнее задание — какие фотоны излучает радиоантена на целевой частоте?
S>Фотон, который представляет, к примеру, плоскую волну, в чистом виде "бесконечен" — ведь он же монохроматический, а, значит, должен иметь бесконечную "длительность".
А имеет? ))
S>Когда у нас фотон где-то локализован в пространстве, неравенство Гейзенберга означает, что он у нас немножечко размыт в частотной области.
1. Это при измерении.
2. И опять в реальности всё наоборот — в пространстве фотоны не научились локализовывать с нужной точностью, чтобы начинать рассуждать о расплывчатости частот.
(хотя я понимаю суть этого приготовленнго для отступления мостика, бгг)
S>А если мы перейдём к практике, то одиночные фотоны — редкость, мы говорим о волновом пакете, в который входят фотоны сразу многих разных частот.
Вообще-то наоборот, одиночный фотон уже представляет собой волновой пакет.
Много фотонов будет в случае какого-то "скоординированного" процесса, например, при испускании нехроматической пачки квантов на pn-переходе полупроводника.
S>И по тем же причинам мы не можем сделать короткий волновой пакет со слишком узким спектром.
Мде...
Волновой пакет — это обобщение волн де-бройля.
Похоже, ты вруг решил использовать бытовую интерпретацию этого термина.
Ну конечно, у электрона или протона волновой пакет предсталяет из себя спектр волн, но не у фотона.
S>Так вот — если мы возьмём огибающую нашего волнового пакета, то точно такую же форму огибающей можно построить из примерно чего угодно.
Одно но — спектр волнового пакета, скажем, свободного электрона, ты не сможешь задектерировать никаким преобразованием этих волн в другой (регистрируемый) вид энергии.
Рассеяние фотона на электроне можно выразить через взаимодействие их волновых пакетов, где волновые пакеты частиц после взаимодействия
S>Когда мы говорим про обмотки трансформатора, то у нас там идёт промежуточное преобразование через ток — движение электронов в проводнике.
Верно.
Только интересует некий усреднённый ток.
Но это усреднение поддерживается импульсами совсем другой частоты, чем требуемая.
Вот у тебя аудио-запись на 192 кЦг, но ты не слышишь эти 192 кГц, и не только потому что человеческое ухо не способно уловить эту частоту, а потому что после ЦАП происходит усреднение (НЧ-фильтрация) сигнала.
S>Как мы уже обсудили, там ограничений на дельту энергии электронов мало (в интересующем нас диапазоне), поэтому мы запросто можем сначала "разогнать" электрон серией "лёгких" фотонов, а потом "затормозить" его, заставив излучить один "тяжёлый" фотон.
Ага, это уже происходит в инфракрасном/оптическом-диапазоне на pn-переходе.
И суть "торможения" проста — электрон попадает из одной разрешенной зоны в другую, с другими энергиями, разница выделяется в виде кванта.
Напомню опять, что скорость теплового движения электронов на порядки больше скорости упорядоченного движения эдектронов, т.е. кивать на запас по тепловым скоростям электронов можно было бы, угу, но когда металл охлаждают до почти 0-ля кельвина, он не перестаёт работать в кач-ве антенны, а работает только лучше, т.к. сопротивление электронам со стороны узлов решетки падает (растёт проводимость).
При этом тепловая скорость неупорядоченного движения свободных электронов почти нулевая.
Т.е. электроны не разгоняются до нужных скоростей и не тормозятся при излучении квантов хотя бы обычного радиодиапазона, тем более СВЧ.
А излучение происходит.
Т.е. предлагаю тебе подобные наивные представления пересмотреть. ))
При том, что эти представления хорошо работают для квазиэлектронов — вот как раз через их разгон и торможение все процессы и описывают.
Для того их и ввели. ))
V>>Про наэлектризацию диеэлектрика (эбонитовой палочки) при медленном поднесении к заряженному телу я тоже говорил — там ширины запрещённых зон слишком велики чтобы рассуждать об обмене переносчиков больших длин (т.е. низких энергий), дословно говорил "для неметаллов это принципиально невозможно".
S>Эмм, при электризации диэлектрика ширина запрещённой зоны влияет только на то, что у низкочастотных фотонов не хватит энергии сделать валентные электроны свободными.
Не обязательно, внутри валентной зоны тоже дофига уровней.
S>Это никак не мешает смещению электронных оболочек, и прочим механизмам — обратите внимание, что вся энергия, полученная поляризованным диэлектриком, сводится к плотности энергии наведённого электрического поля.
При смещении электронного облака должна совершаться работа — обмен реальными фотонами (кристалл запасает потенциальную энергию поляризации).
При удержании облака в смещённом положении работа не происходит, происходит обмен виртуальными фотонами.
S>А она не квантуется — т.е. нет никакого ограничения, которое бы помешало этой поляризации "из-за недостаточной энергии поляризующих фотонов".
Надеюсь "не квантуется" было образно? ))
V>>Аналогично будет, если эта эбонитовая палочка попадёт в поле мощного низкочастотного ЭМ-излучения — электроны не смогут поглощать фотоны этих частот, т.е. не смогут менять свою энергию.
S>Зато они смогут просто смещаться относительно ядер атомов
Поглощая фотоны каких частот?
Как у тебя происходит работа без передачи энергии?
У этого процесса есть простое объяснение, которым ты, похоже не владеешь.
V>>Суть электрической индукции в диалектриках — изменение ориентации электронных облаков в атомах/молекулах.
V>>Т.е. на орбиты электронных облаков влияние будет оказано (расщепление спектра), а на энергии электронов — нет.
S>Вот тут вы противоречите сами себе. Расщепление спектра бывает связано исключительно с изменениями энергий электронов.
Садись, два. А еще оптик. ))
Расщепление спектра — это изменение картины разрешённых переходов электрона в связанной системе.
Ты же сам выше писал "учтите про дельту!"
Да, одной из причин может быть переход на другой энергетический уровень, в этом случае поплывёт сетка разниц с другими уровнями.
А может быть наличие ЭМ поля.
Походу ты был в не в курсе, заряженная частица не может вращаться в магнитном поле по произвольной орбите, которая в классике находится из силы Лоренца (правила правой руки). Что нельзя, бесконечно мало изменяя напряжёность внешнего магнитного поля (что можно сделать через монотонное приближение или удаления источника магнитного поля), добиться непрерывного изменения радиуса вращения заряженной частицы — этот радиус будет квантован.
Именно поэтому спектр не расплывается (как при нагреве двухатомного газа), а именно расщепляется.
(это все верно для относительно слабого магнитного поля, бо сильное магнитное поле способно влиять даже на принадлежность электронов атомам)
S>Аналогичный эффект имеем в электрическом поле.
В статическом электрическом поле причина другая — меняется рисунок разрешенных уровней, плюс (если речь не о диэлектрике) происходит перераспределение вещества в массиве кристалла. При этом спектр не расщепляется, а "плывёт" — смещается по асболютной шкале или границы линий спектра перестают быть резкими.
V>>Был интерес пообсуждать новые теории, где фотоны целевой частоты не обязательны для получения колебаний целевой частоты на приёмном контуре.
S>Обязательны
Тебе надо только это показать, потому что ты не заметил уловки:
А чем тебе трансформатор без сердечника не трансформатор?
И чем тебе система передающей и приёмной антенны не разновидность транформатора с воздушным сердечником?
Я тебе этот эффект могу прямо на коленке продемонстрировать, когда на приёмной антенне будет нужная частота, которой на стороне излучения не было.
====================
Ладно, начистоту если.
Спор ты ведёшь некорректно.
Обсуждение по-существу тебя не интересует, тебе больше интересно показать свои знания, поэтому слишком много оффтопа, слишком много подозрений в адрес собеседника аккурат по тем разделам, где ты хоть что-то знаешь, даже если эти разделы не связаны с обсуждаемым — мне надоело "отстреливаться" от твоих додумываний и вообще попыток рассматривать не то, что диктовалось условием задачи.
Конечно, давно надо было давно послать такого оппонента подальше, но тут не с кем пообсуждать, всего-то ты да D.Mon, приходится вас беречь как собеседников, даже когда вы проявляете свои характерные закидоны. ))
Походу, эта стратегия была ошибочной.
Мне ни разу не удалось разбудить в вас любопытства ни по одному вопросу, т.е. как собеседники для обсуждения открытых вопросов вы откровенно никакие.
D.Mon одно время двигался по прямой познания классических представлений аккурат ВУЗ-овского уровня... Я ХЗ что он делал в ВУЗ-е, если ему потребовалось проходить этот же материал повторно "для себя". (хотя, это где-то объяснимо, у меня так же вышло с историей и политологией)
А у тебя даже ВУЗ-овская программа целиком не покрыта, свою оценку я уже давал — примерно до 2-го курса. Далее максимум те разделы, где у тебя был диплом/курсовая, т.е. от чего увильнуть никак. Остальное ты достоверно прогулял.
V>>Речь тут о выполняемой работе, т.е. о приёме и передаче энергии.
S>Ок, хорошо. Я пытался начать с шага 0: рассмотреть совсем-совсем простую систему, в которой никакой работы не выполняется.
Зачем?
В изначальном условии задачи шла речь про излучение и поглощение.
V>>Пример с градиентом был приведён для этого (цитирую):
V>>
S>Это невозможно для непериодического сигнала, и для периодического тоже ничего подобного происходить не будет.V>>Т.е., индукция тут такая — если это возможно для непериодического сигнала, почему это не может быть аналогично для периодического?
V>>(при том, что я не утверждал ни разу, что в НЧ диапазоне именно так и происходит, я хотел пообсуждать сами эти теории, бо они тоже достаточно хорошо проработаны в цифрах)
Чего именно не будет происходить?
Амперметр не покажет перетекания электронов при движении разнесённых в пространстве шаров вдоль градиента напряжёности электрического поля?
Т.е., ты ошибаешься, происходить будет аж бегом.
V>>Пример должен был продемонстрировать, что может происходить обмен переносчиками вовсе не тех длин волн, на которые разложился бы математически на Фурье изменяющийся во времени градиент (при движении по нему).
V>>Ключевое выделил.
S>Ок, давайте так. Уберём Кулоновское взаимодействие заряд-заряд;
Зачем?
Тем более, что кулоновское взаимодействие обобщается на взаимодействие заряд-поле, знаменитое F=qE.
Наличие силы объясняется обменом виртуальными фотонами, а вот возникновение работы (потеря или потребление энергии) — обменом реальными фотонами.
S>оставим только ЭМ-излучение.
S>Ваш вопрос эквивалентен такому: "можно ли представить излучение со спектром Х излучением с каким-то другим спектром Y".
S>В самом простом случае: нельзя ли представить монохроматическое излучение с частотой F0 комбинацией каких-то других частот F1 и F2?
S>Ответ: нет, нельзя.
И почему нет? ))
Нельзя представить разве что через линейную комбинацию частот.
Но запросто через нелинейную комбинацию.
Например, линейная комбинация частот F1+F2 (примем амплитуды одинаковыми, или вынесем разницу амплитуд за скобки) выражается через 2*F0*Fm, где F0=(F1+F2)/2, Fm=(F2-F1)/2.
F0 в терминологии радиоприёма несущая, Fm модулирующая частоты.
Пример с ШИМ-ом был тоже об этом.
S>Возьмём, например, излучение с частотой f1. И будем его модулировать с частотой f2; при этом f2 у нас намнооого меньше f1.
S>Если посмотреть на картинку — увидим огибающую. Появится ли у нас в спектре частота f2? (Или, на бытовом уровне: можем ли мы задетектировать что-то детектором, который настроен на частоту f2)?
Ты услышишь F2 в приёмнике АМ.
S>Можно ли так подобрать f2, чтобы увидеть в спектре f0?
Это ЧМ/ФМ.
S>Ответы на все эти вопросы хорошо известны.
Мне известны, а насчёт тебя берут сомнения.
Лучше бы тебе делать однозначные утверждения, на мой манер.
S>Амплитудная модуляция синусоиды синусоидой даёт излучение на трёх частотах: f1, f1+f2 и f1-f2. Никаких других частот у нас не появится.
Только здесь речь об обратном преобразовании — суммы в произведение, дал выше.
Всё-таки излучение фотонов — это, скорее, "сумма".
Но даже в твоём примере появляются частоты f1+f2 и f1-f2.
S>Что это означает? Что если мы, например, модулируем монохроматический свет радиочастотным сигналом, то на выходе будет видимый свет с расщеплённым спектром; причём линии будут очень близкими — ведь мы говорим о частоте ~500 терагерц, от которой боковые частоты отстоят на какие-то мегагерцы.
Лучше бы ты рассмотрел излучение близких частот Fi(всего N), да еще которые фазово-модулированы, для сохранения фазы относительно некоей подразумеваемой опорной F0.
Итоговый сигнал будет равен F0*(N+Fx0s+Fx0d+...+Fxns+Fxsd), т.е. будет представлять из себя сигнал частоты F0 с амплитутой N плюс некий амплитудный шум, тем меньший (шум — относительная величина), чем больше N.
На стороне приёма шум отфильтровывается и ву-а-ля (об этом тоже говорил).
Конкретно частота F0 на передающей стороне оказалась не нужна.
(Fxi — разностные и суммарные частоты, обычно далеко отстоящие от целевой F0)
V>>Или ты рассматривал свободные заряды? ))
S>Я рассматривал модель вообще без зарядов. Точнее, с одним зарядом.
V>>Свободные заряды, влияющие друг на друга больше, чем на величину квантовых флуктуаций, в любом случае не могут двигаться прямолинейно, как даётся в определении инерциальных систем в СТО.
S>Всё верно.
Поэтому я не мог рассматривать свободные заряды и обмен энергией м/у ними.
Но твои аргументы, мало того, что расплывчаты, так еще периодически отсылают именно к этому, когда ты неоднократно говорил о возможности рассеять на электроне любую энергию (любую не в смысле абсоютной величины, а в смысле непрерывной математической вещественной оси таких частот из пригодного для рассеяния диапазона, верно?).
S>Тут главное — чётко понимать, какие ограничения на энергию зарядов накладывает наша макросистема.
Окружающие понимают, только это уже оффтоп.
S>Например, в разрежённом газе у нас мало источников (или приёмников) энергии — только переходы электронов между уровнями.
S>Поэтому спектр такого газа будет линейчатым; и посветив на него "неправильным" излучением вы ничего не получите — оно просто пройдёт насквозь.
Это в одноатомном идеальном газе.
А если газ двухатомный (обычный), то м/у линиями максимума спектра не будет нуля, будет отличное от 0-ля значение.
Да и те линии максимума уже не будут иметь столь резкие границы, представляют из себя эдакие "шапки" (пусть и узкие), как у нормального распределения.
S>В реальности ширина линий ненулевая — дело в том, что у газа есть температура; атом, летящий "навстречу" фотону видит его частоту смещённой вверх, "попутно" — смещённой вниз.
S>Это даёт ему шанс провзаимодействовать с фотоном, частота которого на эпсилон отличается от "родной" частоты перехода.
S>Чем сильнее нагреем газ — тем шире станут линии.
Как раз молекулы двухатомного газа вращаются даже при весьма низких температурах, что усиливает описанный эффект.
V>>Речь могла идти только о макросистеме, где заряды связаны — электроны в проводниках или диеэлектриках.
V>>(а речь о такой системе и шла — приемной и передающей антенах)
S>Как раз в проводниках и диэлектриках у электронов гораздо больше свободы, чем в газе — они могут поглощать энергию не только на переходы между уровнями, но и на взаимодействие частиц.
С рассеянием понятно (и оно мне тоже играет на руку, кстате, позволяя рассуждать о возможностях "трактовать" фотоны чатот, отстоящие дальше, чем на эпсилон от F0, как целевые, т.к. лишнюю энергию в кристале есть куда деть).
А излучить фотон нужной энергии как?
S>Например, тепловые колебания атомов в кристаллической решётке дают телу возможность поглощать и излучать в инфракрасном диапазоне.
Обмениваться энергией могут даже в аккустическом диапазоне, но только внутри кристалла.
S>А движение электронов в проводнике вообще позволяет уйти от ограничения на минимальную частоту.
Скорость теплового движения электронов в проводнике на порядки больше скорости упорядоченного их "усреднённого" движения.
В общем, явление излучения при торможении или ускорения при поглощении у связанных электронов не имеет ничего общего с аналогичными явлениями у свободных электронов ("я рассматривал единичный заряд" (С) ).
Сюда же курить эффективную массу свободных электронов в металлах.
S>>>Вся радиотехника живёт как раз потому, что у электронов в металле не "уровни", а "зоны".
V>>"Зоны" — это приближенное определение, сторого говоря там уровни.
S>Как раз нет. "Уровни" сливаются, и образуют непрерывные полосы, в пределах которых электрон может иметь любую энергию.
Спасибо, что ты сформулировал свои представления явным образом, потому что мне надоело на это возражать.
Тут ошибка, никаких непрерывных полос нет.
Они принимаются условно-непрерывными для простоты рассчётов, т.е. это такой способ приближённого рассмотрения.
V>>Внутри обычного железа не может, этот эпсилон вовсе не произвольно мал при нормальных температурах
S>Произвольно.
РТФМ
S>Прочтите внимательно
Про запрещённые зоны?
Я это могу написать в многократно большем объёме, бо копал физику полупроводников достаточно глубоко в разные годы, мне это банально интересно.
В металлах зона проводимости пересекается с валентной зоной, т.е. никакой запрещённой зоны нет.
Выглядит как очередной залёт.
S>И учтите, что при поглощении кванта нас интересует не сама энергия электрона, а её дельта.
Блин, не покидает ощущение бреда наяву.
"Учтите то, что все знают со школы!!!"
S>Поэтому смещение расположения запрещённых зон нас не интересует. Обычный электрон "расположен" где-то в серединке разрешённой зоны. Кванты достаточно большой длины волны (с достаточно маленькой энергией) переместят его совсем чуть-чуть, и он останется в пределах разрешённой зоны. А вот если квант имеет такую частоту, что его поглощение засунуло бы электрон в запрещённую зону — вот тогда его наш материал "поймать" не сможет.
Ясно. ))
В общем, зон проводимости тоже бывает больше одной в сложнокомпонентных полупроводниках.
А у кремния зона дырок расщеплена даже в его нормальном состоянии.
V>>Что же касается "вся радиотехника живёт" — она живёт на квазиэлектронах. ))
V>>Реальные электроны создают шум, перепрыгивая своими энергиями м/у уровнями (образующими условную "зону"), но в целом этот макроскопический процесс описывает, допустим, некоторые гармонические колебания (ради которой, допустим, некий участок схемы проектировался) плюс обязательный шум. Вот этот шум — он об обсуждаемом.
S>Вы путаете понятие "квазиимпульс электрона" с "импульсом квазиэлектрона".
Я ничего не путаю.
S>Проводник принято считать состоящим из ионов, которые формируют кристаллическую решётку, и электронов, которые движутся в этой решётке (а вовсе не прыгают между уровнями в атомах).
Поглощать и излучать энергию электроны могут лишь квантами, прыгая при этом по энергетическим уровням, а не по узлам кристаллической решетки.
Это относится как к свободным электронам в металлах и полупроводниках, так и к связанным, а так же к механизму смещения электронных облаков связанных электронов.
Через квазиэлектроны выполняется эдакая подстановка этих всевозможных процессов, для простоты рассчёта.
Курить измерение эффективной массы квазиэлектронов на циклотроных резонаторах.
Квазиэлектроны показывают такой радиус движения, который реальные электроны никогда не смогли бы показать, из-за своей реальной массы (инерции).
В общем, в антенне создаётся переменный ток некоторой частоты, вокруг антенны возникает переменное магнитное поле, происходит потеря энергии на излучение.
Излучать фотоны, теряя энергию, источник может не только электронами, а даже ядрами узлов кристаллической решетки.
Мне просто было интересно для себя убедиться, насколько физик по образованию разбирается в электромагнетизме.
Ну, чтобы я напрасных выводов не озвучивал. ))
V>>Речь о спектре излучения и поглощения в радиопередаче.
S>Вы не сможете заменить радиопередачу набором фотонов, скажем, видимого диапазона
Это твои текущие представления.
Пример с ШИМ-ом — это объяснение на пальцах, откуда растут ноги у таких теорий, когда целевая частота получается через другие частоты.
Кстати, в моей коллекции самостоятельно разработанных и собранных электронных устройств был так же ШИМ-аудиоусилок, выходной каскад которого был выполнен на ключевых транзисторах, работающих на частоте около 200 кГц.
В более взрослом состоянии (уже в свои 22-23) делал высокочастотную эдектросварку на ферритовом трансформаторе размеров всего с кулак, т.е. весь сварочный аппарат был размером с большую кружку для чая. ))
Лет за 7 до этого с отцом делали сварочный аппарат на обычном трансформаторе и баластных резисторах, эта бандура для сварки электродами-пятеркой была коробом выше колена, т.е. в т.ч. целью было показать (илидаже похвастать) отцу, как можно было. ))
Я тогда занимался высоковольтными драйверами для неоновой рекламы (там в диапазоне 8-20 кВ требовалось для поджига, в зависимости от длины трубки).
В общем, как получать колебания нужной частоты из порций (квантов?) энергии совсем другой частоты знаю не по наслышке.
V>>Речь шла о другом — каков будет характер изменения ЭМ поля при этом.
V>>Речь шла о невозможности стремления 2-й производной к бесконечности.
S>Под второй производной вы имеете в виду, что типа вот у нас поле было, а вот его не стало? Или что?
Или собственное магнитное поле тока смещения.
Там все написано и термины применены правильно — можно подтянуть электродинамику, если подзабылось.
S>Потому что поглощение одного радиофотона очень мало повлияет на ЭМ-поле — напомню, такой фотон обладает крайне малой энергией; применяемое в быту радиоизлучение оперирует чудовищными количествами фотонов.
Речь шла о форме магнитного импульса фотона на временной шкале.
В общем, этот магнитный импульс принципиально не может представлять из себя дельта-функцию. (курить)
S>>>Следующие картинки нерелевантны, т.к. оперируют неверными предположениями.
V>>И ты можешь это раскрыть?
S>Раскрываю: вам кажется, что поглощение фотона — это какой-то плавный процесс, и что там есть что дифференцировать.
Мне кажется, ты опять разговариваешь с голосами в голове.
S>Ну там — электрон ускоряется под действием кванта, и это должно занимать какое-то время, потому что в физике "не бывает бесконечных производных".
S>А фишка квантовой механики — именно в том, что все взаимодействия — "мгновенны".
Взаимодействие может быть мгновенным, но магнитный поток не может быть бесконечным.
Например, мы "мгновенно" приложили напряжение к проводам, но ток не стал мгновенно равен значению, какое даёт формула из закона Ома, потому как такая мгновенность означала бы всплекс магнитного потока до бесконечной величины.
И да, фотону уже выполнили электродинамический расчёт, он полностю согласуется с классикой.
S>Это не означает, что там какие-то производные обращаются в какие-то бесконечности.
"Какие-то там". ))
Что такое ток смещения?
Как ты понимаешь "частоту фотона".
Я понимаю, что в КМ фотон принят не имеющим размера и структуры (потому что КМ не оперирует такими вещами), но в классике оптический фотон — это поперечная ЭМ-волна с левой или правой поляризацией, где скорость вращения перпендикулярных магнитного и эл поля соотвествует частоте фотона. И в классике же это было слишком много раз доказано.
S>Там вообще не получится взять производную — в привычном нам смысле время внутри акта взаимодействия не идёт.
При распространении света зато идёт, и квант магнитного поля фотона вовсе не бесконечен, а полностю подчиняется электродинамическому расчёту.
S>А означает эта мгновенность как раз то, что мы в принципе никак не можем обнаружить промежуточные состояния у этого процесса.
Ага, телега впереди лошади. :faceplam:
Ключевое — "не можем обнаружить".
Если мы способны наблюдать систему только до и после взаимодействия, то нам ничего не остаётся кроме как постулировать ненаблюдаемость процесса в неких "промежуточных стадиях".
V>>Огибающая магнитного импульса.
S>У фотона нет огибающей.
Было бы всё так просто, не делали бы приёмные антенны на четверть или 3/4 периода, потому что — а какая разница? ))
В общем, похоже, ты опять не понял ни черта.
Не требуется получить огибающую единичного фотона, требуется получить огибающую проекции магнитного поля когерентных фотонов на антенну.
Я в предложенной к обсуждению теории вижу кое-какие сложности, но они не там, где ты копаешь.
Обрати внимание на классическое представление фотона как волны, на длину этой волныи поляризацию.
Если бы речь шла об M-фотонах (или MJ-фотонах, каково подавляющее большинство оптических), то я бы ту теорию даже не обсуждал, бо даже если удастся фазировано испустить фотоны на источнике, то из-за разности частот их невозможно фазированно принять на приёмнике из-за произвольного расстояния м/у источником и приёмником. Домашнее задание — какие фотоны излучает радиоантена на целевой частоте?
S>Фотон, который представляет, к примеру, плоскую волну, в чистом виде "бесконечен" — ведь он же монохроматический, а, значит, должен иметь бесконечную "длительность".
А имеет? ))
S>Когда у нас фотон где-то локализован в пространстве, неравенство Гейзенберга означает, что он у нас немножечко размыт в частотной области.
1. Это при измерении.
2. И опять в реальности всё наоборот — в пространстве фотоны не научились локализовывать с нужной точностью, чтобы начинать рассуждать о расплывчатости частот.
(хотя я понимаю суть этого приготовленнго для отступления мостика, бгг)
S>А если мы перейдём к практике, то одиночные фотоны — редкость, мы говорим о волновом пакете, в который входят фотоны сразу многих разных частот.
Вообще-то наоборот, одиночный фотон уже представляет собой волновой пакет.
Много фотонов будет в случае какого-то "скоординированного" процесса, например, при испускании нехроматической пачки квантов на pn-переходе полупроводника.
S>И по тем же причинам мы не можем сделать короткий волновой пакет со слишком узким спектром.
Мде...
Волновой пакет — это обобщение волн де-бройля.
Похоже, ты вруг решил использовать бытовую интерпретацию этого термина.
Ну конечно, у электрона или протона волновой пакет предсталяет из себя спектр волн, но не у фотона.
S>Так вот — если мы возьмём огибающую нашего волнового пакета, то точно такую же форму огибающей можно построить из примерно чего угодно.
Одно но — спектр волнового пакета, скажем, свободного электрона, ты не сможешь задектерировать никаким преобразованием этих волн в другой (регистрируемый) вид энергии.
Рассеяние фотона на электроне можно выразить через взаимодействие их волновых пакетов, где волновые пакеты частиц после взаимодействия
S>Когда мы говорим про обмотки трансформатора, то у нас там идёт промежуточное преобразование через ток — движение электронов в проводнике.
Верно.
Только интересует некий усреднённый ток.
Но это усреднение поддерживается импульсами совсем другой частоты, чем требуемая.
Вот у тебя аудио-запись на 192 кЦг, но ты не слышишь эти 192 кГц, и не только потому что человеческое ухо не способно уловить эту частоту, а потому что после ЦАП происходит усреднение (НЧ-фильтрация) сигнала.
S>Как мы уже обсудили, там ограничений на дельту энергии электронов мало (в интересующем нас диапазоне), поэтому мы запросто можем сначала "разогнать" электрон серией "лёгких" фотонов, а потом "затормозить" его, заставив излучить один "тяжёлый" фотон.
Ага, это уже происходит в инфракрасном/оптическом-диапазоне на pn-переходе.
И суть "торможения" проста — электрон попадает из одной разрешенной зоны в другую, с другими энергиями, разница выделяется в виде кванта.
Напомню опять, что скорость теплового движения электронов на порядки больше скорости упорядоченного движения эдектронов, т.е. кивать на запас по тепловым скоростям электронов можно было бы, угу, но когда металл охлаждают до почти 0-ля кельвина, он не перестаёт работать в кач-ве антенны, а работает только лучше, т.к. сопротивление электронам со стороны узлов решетки падает (растёт проводимость).
При этом тепловая скорость неупорядоченного движения свободных электронов почти нулевая.
Т.е. электроны не разгоняются до нужных скоростей и не тормозятся при излучении квантов хотя бы обычного радиодиапазона, тем более СВЧ.
А излучение происходит.
Т.е. предлагаю тебе подобные наивные представления пересмотреть. ))
При том, что эти представления хорошо работают для квазиэлектронов — вот как раз через их разгон и торможение все процессы и описывают.
Для того их и ввели. ))
V>>Про наэлектризацию диеэлектрика (эбонитовой палочки) при медленном поднесении к заряженному телу я тоже говорил — там ширины запрещённых зон слишком велики чтобы рассуждать об обмене переносчиков больших длин (т.е. низких энергий), дословно говорил "для неметаллов это принципиально невозможно".
S>Эмм, при электризации диэлектрика ширина запрещённой зоны влияет только на то, что у низкочастотных фотонов не хватит энергии сделать валентные электроны свободными.
Не обязательно, внутри валентной зоны тоже дофига уровней.
S>Это никак не мешает смещению электронных оболочек, и прочим механизмам — обратите внимание, что вся энергия, полученная поляризованным диэлектриком, сводится к плотности энергии наведённого электрического поля.
При смещении электронного облака должна совершаться работа — обмен реальными фотонами (кристалл запасает потенциальную энергию поляризации).
При удержании облака в смещённом положении работа не происходит, происходит обмен виртуальными фотонами.
S>А она не квантуется — т.е. нет никакого ограничения, которое бы помешало этой поляризации "из-за недостаточной энергии поляризующих фотонов".
Надеюсь "не квантуется" было образно? ))
V>>Аналогично будет, если эта эбонитовая палочка попадёт в поле мощного низкочастотного ЭМ-излучения — электроны не смогут поглощать фотоны этих частот, т.е. не смогут менять свою энергию.
S>Зато они смогут просто смещаться относительно ядер атомов
Поглощая фотоны каких частот?
Как у тебя происходит работа без передачи энергии?
У этого процесса есть простое объяснение, которым ты, похоже не владеешь.
V>>Суть электрической индукции в диалектриках — изменение ориентации электронных облаков в атомах/молекулах.
V>>Т.е. на орбиты электронных облаков влияние будет оказано (расщепление спектра), а на энергии электронов — нет.
S>Вот тут вы противоречите сами себе. Расщепление спектра бывает связано исключительно с изменениями энергий электронов.
Садись, два. А еще оптик. ))
Расщепление спектра — это изменение картины разрешённых переходов электрона в связанной системе.
Ты же сам выше писал "учтите про дельту!"
Да, одной из причин может быть переход на другой энергетический уровень, в этом случае поплывёт сетка разниц с другими уровнями.
А может быть наличие ЭМ поля.
Походу ты был в не в курсе, заряженная частица не может вращаться в магнитном поле по произвольной орбите, которая в классике находится из силы Лоренца (правила правой руки). Что нельзя, бесконечно мало изменяя напряжёность внешнего магнитного поля (что можно сделать через монотонное приближение или удаления источника магнитного поля), добиться непрерывного изменения радиуса вращения заряженной частицы — этот радиус будет квантован.
Именно поэтому спектр не расплывается (как при нагреве двухатомного газа), а именно расщепляется.
(это все верно для относительно слабого магнитного поля, бо сильное магнитное поле способно влиять даже на принадлежность электронов атомам)
S>Аналогичный эффект имеем в электрическом поле.
В статическом электрическом поле причина другая — меняется рисунок разрешенных уровней, плюс (если речь не о диэлектрике) происходит перераспределение вещества в массиве кристалла. При этом спектр не расщепляется, а "плывёт" — смещается по асболютной шкале или границы линий спектра перестают быть резкими.
V>>Был интерес пообсуждать новые теории, где фотоны целевой частоты не обязательны для получения колебаний целевой частоты на приёмном контуре.
S>Обязательны
Тебе надо только это показать, потому что ты не заметил уловки:
А чем тебе трансформатор без сердечника не трансформатор?
И чем тебе система передающей и приёмной антенны не разновидность транформатора с воздушным сердечником?
Я тебе этот эффект могу прямо на коленке продемонстрировать, когда на приёмной антенне будет нужная частота, которой на стороне излучения не было.
====================
Ладно, начистоту если.
Спор ты ведёшь некорректно.
Обсуждение по-существу тебя не интересует, тебе больше интересно показать свои знания, поэтому слишком много оффтопа, слишком много подозрений в адрес собеседника аккурат по тем разделам, где ты хоть что-то знаешь, даже если эти разделы не связаны с обсуждаемым — мне надоело "отстреливаться" от твоих додумываний и вообще попыток рассматривать не то, что диктовалось условием задачи.
Конечно, давно надо было давно послать такого оппонента подальше, но тут не с кем пообсуждать, всего-то ты да D.Mon, приходится вас беречь как собеседников, даже когда вы проявляете свои характерные закидоны. ))
Походу, эта стратегия была ошибочной.
Мне ни разу не удалось разбудить в вас любопытства ни по одному вопросу, т.е. как собеседники для обсуждения открытых вопросов вы откровенно никакие.
D.Mon одно время двигался по прямой познания классических представлений аккурат ВУЗ-овского уровня... Я ХЗ что он делал в ВУЗ-е, если ему потребовалось проходить этот же материал повторно "для себя". (хотя, это где-то объяснимо, у меня так же вышло с историей и политологией)
А у тебя даже ВУЗ-овская программа целиком не покрыта, свою оценку я уже давал — примерно до 2-го курса. Далее максимум те разделы, где у тебя был диплом/курсовая, т.е. от чего увильнуть никак. Остальное ты достоверно прогулял.
Re[63]: сверхсветовое движение (двигатель Алькубьерре) (НАСА
Здравствуйте, Sinclair, Вы писали:
V>>Речь тут о выполняемой работе, т.е. о приёме и передаче энергии.
S>Ок, хорошо. Я пытался начать с шага 0: рассмотреть совсем-совсем простую систему, в которой никакой работы не выполняется.
Зачем?
В изначальном условии задачи шла речь про излучение и поглощение.
V>>Пример с градиентом был приведён для этого (цитирую):
V>>
Чего именно не будет происходить?
Амперметр не покажет перетекания электронов при движении разнесённых в пространстве шаров вдоль градиента напряжёности электрического поля?
Т.е., ты ошибаешься, происходить будет аж бегом.
V>>Пример должен был продемонстрировать, что может происходить обмен переносчиками вовсе не тех длин волн, на которые разложился бы математически на Фурье изменяющийся во времени градиент (при движении по нему).
V>>Ключевое выделил.
S>Ок, давайте так. Уберём Кулоновское взаимодействие заряд-заряд;
Зачем?
Тем более, что кулоновское взаимодействие обобщается на взаимодействие заряд-поле, знаменитое F=qE.
Наличие силы объясняется обменом виртуальными фотонами, а вот возникновение работы (потеря или потребление энергии) — обменом реальными фотонами.
S>оставим только ЭМ-излучение.
S>Ваш вопрос эквивалентен такому: "можно ли представить излучение со спектром Х излучением с каким-то другим спектром Y".
S>В самом простом случае: нельзя ли представить монохроматическое излучение с частотой F0 комбинацией каких-то других частот F1 и F2?
S>Ответ: нет, нельзя.
И почему нет? ))
Нельзя представить разве что через линейную комбинацию частот.
Но запросто через нелинейную комбинацию.
Например, линейная комбинация частот F1+F2 (примем амплитуды одинаковыми, или вынесем разницу амплитуд за скобки) выражается через 2*F0*Fm, где F0=(F1+F2)/2, Fm=(F2-F1)/2.
F0 в терминологии радиоприёма несущая, Fm модулирующая частоты.
Пример с ШИМ-ом был тоже об этом.
S>Возьмём, например, излучение с частотой f1. И будем его модулировать с частотой f2; при этом f2 у нас намнооого меньше f1.
S>Если посмотреть на картинку — увидим огибающую. Появится ли у нас в спектре частота f2? (Или, на бытовом уровне: можем ли мы задетектировать что-то детектором, который настроен на частоту f2)?
Ты услышишь F2 в приёмнике АМ.
S>Можно ли так подобрать f2, чтобы увидеть в спектре f0?
Это ЧМ/ФМ.
S>Ответы на все эти вопросы хорошо известны.
Мне известны, а насчёт тебя берут сомнения.
Лучше бы тебе делать однозначные утверждения, на мой манер.
S>Амплитудная модуляция синусоиды синусоидой даёт излучение на трёх частотах: f1, f1+f2 и f1-f2. Никаких других частот у нас не появится.
Только здесь речь об обратном преобразовании — суммы в произведение, дал выше.
Всё-таки излучение фотонов — это, скорее, "сумма".
Но даже в твоём примере появляются частоты f1+f2 и f1-f2.
S>Что это означает? Что если мы, например, модулируем монохроматический свет радиочастотным сигналом, то на выходе будет видимый свет с расщеплённым спектром; причём линии будут очень близкими — ведь мы говорим о частоте ~500 терагерц, от которой боковые частоты отстоят на какие-то мегагерцы.
Лучше бы ты рассмотрел излучение близких частот Fi(всего N), да еще которые фазово-модулированы, для сохранения фазы относительно некоей подразумеваемой опорной F0.
Итоговый сигнал будет равен F0*(N+Fx0s+Fx0d+...+Fxns+Fxsd), т.е. будет представлять из себя сигнал частоты F0 с амплитутой N плюс некий амплитудный шум, тем меньший (шум — относительная величина), чем больше N.
На стороне приёма шум отфильтровывается и ву-а-ля (об этом тоже говорил).
Конкретно частота F0 на передающей стороне оказалась не нужна.
(Fxi — разностные и суммарные частоты, обычно далеко отстоящие от целевой F0)
V>>Или ты рассматривал свободные заряды? ))
S>Я рассматривал модель вообще без зарядов. Точнее, с одним зарядом.
V>>Свободные заряды, влияющие друг на друга больше, чем на величину квантовых флуктуаций, в любом случае не могут двигаться прямолинейно, как даётся в определении инерциальных систем в СТО.
S>Всё верно.
Поэтому я не мог рассматривать свободные заряды и обмен энергией м/у ними.
Но твои аргументы, мало того, что расплывчаты, так еще периодически отсылают именно к этому, когда ты неоднократно говорил о возможности рассеять на электроне любую энергию (любую не в смысле абсоютной величины, а в смысле непрерывной математической вещественной оси таких частот из пригодного для рассеяния диапазона, верно?).
S>Тут главное — чётко понимать, какие ограничения на энергию зарядов накладывает наша макросистема.
Окружающие понимают, только это уже оффтоп.
S>Например, в разрежённом газе у нас мало источников (или приёмников) энергии — только переходы электронов между уровнями.
S>Поэтому спектр такого газа будет линейчатым; и посветив на него "неправильным" излучением вы ничего не получите — оно просто пройдёт насквозь.
Это в одноатомном идеальном газе.
А если газ двухатомный (обычный), то м/у линиями максимума спектра не будет нуля, будет отличное от 0-ля значение.
Да и те линии максимума уже не будут иметь столь резкие границы, представляют из себя эдакие "шапки" (пусть и узкие), как у нормального распределения.
S>В реальности ширина линий ненулевая — дело в том, что у газа есть температура; атом, летящий "навстречу" фотону видит его частоту смещённой вверх, "попутно" — смещённой вниз.
S>Это даёт ему шанс провзаимодействовать с фотоном, частота которого на эпсилон отличается от "родной" частоты перехода.
S>Чем сильнее нагреем газ — тем шире станут линии.
Как раз молекулы двухатомного газа вращаются даже при весьма низких температурах, что усиливает описанный эффект.
V>>Речь могла идти только о макросистеме, где заряды связаны — электроны в проводниках или диеэлектриках.
V>>(а речь о такой системе и шла — приемной и передающей антенах)
S>Как раз в проводниках и диэлектриках у электронов гораздо больше свободы, чем в газе — они могут поглощать энергию не только на переходы между уровнями, но и на взаимодействие частиц.
С рассеянием понятно (и оно мне тоже играет на руку, кстате, позволяя рассуждать о возможностях "трактовать" фотоны чатот, отстоящие дальше, чем на эпсилон от F0, как целевые, т.к. лишнюю энергию в кристале есть куда деть).
А излучить фотон нужной энергии как?
S>Например, тепловые колебания атомов в кристаллической решётке дают телу возможность поглощать и излучать в инфракрасном диапазоне.
Обмениваться энергией могут даже в аккустическом диапазоне, но только внутри кристалла.
S>А движение электронов в проводнике вообще позволяет уйти от ограничения на минимальную частоту.
Скорость теплового движения электронов в проводнике на порядки больше скорости упорядоченного их "усреднённого" движения.
В общем, явление излучения при торможении или ускорения при поглощении у связанных электронов не имеет ничего общего с аналогичными явлениями у свободных электронов ("я рассматривал единичный заряд" (С) ).
Сюда же курить эффективную массу свободных электронов в металлах.
S>>>Вся радиотехника живёт как раз потому, что у электронов в металле не "уровни", а "зоны".
V>>"Зоны" — это приближенное определение, сторого говоря там уровни.
S>Как раз нет. "Уровни" сливаются, и образуют непрерывные полосы, в пределах которых электрон может иметь любую энергию.
Спасибо, что ты сформулировал свои представления явным образом, потому что мне надоело на это возражать.
Тут ошибка, никаких непрерывных полос нет.
Они принимаются условно-непрерывными для простоты рассчётов, т.е. это такой способ приближённого рассмотрения.
V>>Внутри обычного железа не может, этот эпсилон вовсе не произвольно мал при нормальных температурах
S>Произвольно.
РТФМ
S>Прочтите внимательно
Про запрещённые зоны?
Я это могу написать в многократно большем объёме, бо копал физику полупроводников достаточно глубоко в разные годы, мне это банально интересно.
В металлах зона проводимости пересекается с валентной зоной, т.е. никакой запрещённой зоны нет.
Выглядит как очередной залёт.
S>И учтите, что при поглощении кванта нас интересует не сама энергия электрона, а её дельта.
Блин, не покидает ощущение бреда наяву.
"Учтите то, что все знают со школы!!!"
S>Поэтому смещение расположения запрещённых зон нас не интересует. Обычный электрон "расположен" где-то в серединке разрешённой зоны. Кванты достаточно большой длины волны (с достаточно маленькой энергией) переместят его совсем чуть-чуть, и он останется в пределах разрешённой зоны. А вот если квант имеет такую частоту, что его поглощение засунуло бы электрон в запрещённую зону — вот тогда его наш материал "поймать" не сможет.
Ясно. ))
В общем, зон проводимости тоже бывает больше одной в сложнокомпонентных полупроводниках.
А у кремния зона дырок расщеплена даже в его нормальном состоянии.
V>>Что же касается "вся радиотехника живёт" — она живёт на квазиэлектронах. ))
V>>Реальные электроны создают шум, перепрыгивая своими энергиями м/у уровнями (образующими условную "зону"), но в целом этот макроскопический процесс описывает, допустим, некоторые гармонические колебания (ради которой, допустим, некий участок схемы проектировался) плюс обязательный шум. Вот этот шум — он об обсуждаемом.
S>Вы путаете понятие "квазиимпульс электрона" с "импульсом квазиэлектрона".
Я ничего не путаю.
S>Проводник принято считать состоящим из ионов, которые формируют кристаллическую решётку, и электронов, которые движутся в этой решётке (а вовсе не прыгают между уровнями в атомах).
Поглощать и излучать энергию электроны могут лишь квантами, прыгая при этом по энергетическим уровням, а не по узлам кристаллической решетки.
Это относится как к свободным электронам в металлах и полупроводниках, так и к связанным, а так же к механизму смещения электронных облаков связанных электронов.
Через квазиэлектроны выполняется эдакая подстановка этих всевозможных процессов, для простоты рассчёта.
Курить измерение эффективной массы квазиэлектронов на циклотроных резонаторах.
Квазиэлектроны показывают такой радиус движения, который реальные электроны никогда не смогли бы показать, из-за своей реальной массы (инерции).
В общем, в антенне создаётся переменный ток некоторой частоты, вокруг антенны возникает переменное магнитное поле, происходит потеря энергии на излучение.
Излучать фотоны, теряя энергию, источник может не только электронами, а даже ядрами узлов кристаллической решетки.
Мне просто было интересно для себя убедиться, насколько физик по образованию разбирается в электромагнетизме.
Ну, чтобы я напрасных выводов не озвучивал. ))
V>>Речь о спектре излучения и поглощения в радиопередаче.
S>Вы не сможете заменить радиопередачу набором фотонов, скажем, видимого диапазона
Это твои текущие представления.
Пример с ШИМ-ом — это объяснение на пальцах, откуда растут ноги у таких теорий, когда целевая частота получается через другие частоты.
Кстати, в моей коллекции самостоятельно разработанных и собранных электронных устройств был так же ШИМ-аудиоусилок, выходной каскад которого был выполнен на ключевых транзисторах, работающих на частоте около 200 кГц.
В более взрослом состоянии (уже в свои 22-23) делал высокочастотную эдектросварку на ферритовом трансформаторе размеров всего с кулак, т.е. весь сварочный аппарат был размером с большую кружку для чая. ))
Лет за 7 до этого с отцом делали сварочный аппарат на обычном трансформаторе и баластных резисторах, эта бандура для сварки электродами-пятеркой была коробом выше колена, т.е. в т.ч. целью было показать (илидаже похвастать) отцу, как можно было. ))
Я тогда занимался высоковольтными драйверами для неоновой рекламы (там в диапазоне 8-20 кВ требовалось для поджига, в зависимости от длины трубки).
В общем, как получать колебания нужной частоты из порций (квантов?) энергии совсем другой частоты знаю не по наслышке.
V>>Речь шла о другом — каков будет характер изменения ЭМ поля при этом.
V>>Речь шла о невозможности стремления 2-й производной к бесконечности.
S>Под второй производной вы имеете в виду, что типа вот у нас поле было, а вот его не стало? Или что?
Или собственное магнитное поле тока смещения.
Там все написано и термины применены правильно — можно подтянуть электродинамику, если подзабылось.
S>Потому что поглощение одного радиофотона очень мало повлияет на ЭМ-поле — напомню, такой фотон обладает крайне малой энергией; применяемое в быту радиоизлучение оперирует чудовищными количествами фотонов.
Речь шла о форме магнитного импульса фотона на временной шкале.
В общем, этот магнитный импульс принципиально не может представлять из себя дельта-функцию. (курить)
S>>>Следующие картинки нерелевантны, т.к. оперируют неверными предположениями.
V>>И ты можешь это раскрыть?
S>Раскрываю: вам кажется, что поглощение фотона — это какой-то плавный процесс, и что там есть что дифференцировать.
Мне кажется, ты опять разговариваешь с голосами в голове.
S>Ну там — электрон ускоряется под действием кванта, и это должно занимать какое-то время, потому что в физике "не бывает бесконечных производных".
S>А фишка квантовой механики — именно в том, что все взаимодействия — "мгновенны".
Взаимодействие может быть мгновенным, но магнитный поток не может быть бесконечным.
Например, мы "мгновенно" приложили напряжение к проводам, но ток не стал мгновенно равен значению, какое даёт формула из закона Ома, потому как такая мгновенность означала бы всплекс магнитного потока до бесконечной величины.
И да, фотону уже выполнили электродинамический расчёт, он полностю согласуется с классикой.
S>Это не означает, что там какие-то производные обращаются в какие-то бесконечности.
"Какие-то там". ))
Что такое ток смещения?
Как ты понимаешь "частоту фотона".
Я понимаю, что в КМ фотон принят не имеющим размера и структуры (потому что КМ не оперирует такими вещами), но в классике оптический фотон — это поперечная ЭМ-волна с левой или правой поляризацией, где скорость вращения перпендикулярных магнитного и эл поля соотвествует частоте фотона. И в классике же это было слишком много раз доказано.
S>Там вообще не получится взять производную — в привычном нам смысле время внутри акта взаимодействия не идёт.
При распространении света зато идёт, и квант магнитного поля фотона вовсе не бесконечен, а полностю подчиняется электродинамическому расчёту.
S>А означает эта мгновенность как раз то, что мы в принципе никак не можем обнаружить промежуточные состояния у этого процесса.
Ага, телега впереди лошади. :faceplam:
Ключевое — "не можем обнаружить".
Если мы способны наблюдать систему только до и после взаимодействия, то нам ничего не остаётся кроме как постулировать ненаблюдаемость процесса в неких "промежуточных стадиях".
V>>Огибающая магнитного импульса.
S>У фотона нет огибающей.
Было бы всё так просто, не делали бы приёмные антенны на четверть или 3/4 периода, потому что — а какая разница? ))
В общем, похоже, ты опять не понял ни черта.
Не требуется получить огибающую единичного фотона, требуется получить огибающую проекции магнитного поля когерентных фотонов на антенну.
Я в предложенной к обсуждению теории вижу кое-какие сложности, но они не там, где ты копаешь.
Обрати внимание на классическое представление фотона как волны, на длину этой волныи поляризацию.
Если бы речь шла об M-фотонах (или MJ-фотонах, каково подавляющее большинство оптических), то я бы ту теорию даже не обсуждал, бо даже если удастся фазировано испустить фотоны на источнике, то из-за разности частот их невозможно фазированно принять на приёмнике из-за произвольного расстояния м/у источником и приёмником. Домашнее задание — какие фотоны излучает радиоантена на целевой частоте?
S>Фотон, который представляет, к примеру, плоскую волну, в чистом виде "бесконечен" — ведь он же монохроматический, а, значит, должен иметь бесконечную "длительность".
А имеет? ))
S>Когда у нас фотон где-то локализован в пространстве, неравенство Гейзенберга означает, что он у нас немножечко размыт в частотной области.
1. Это при измерении.
2. И опять в реальности всё наоборот — в пространстве фотоны не научились локализовывать с нужной точностью, чтобы начинать рассуждать о расплывчатости частот.
(хотя я понимаю суть этого приготовленнго для отступления мостика, бгг)
S>А если мы перейдём к практике, то одиночные фотоны — редкость, мы говорим о волновом пакете, в который входят фотоны сразу многих разных частот.
Вообще-то наоборот, одиночный фотон уже представляет собой волновой пакет.
Много фотонов будет в случае какого-то "скоординированного" процесса, например, при испускании нехроматической пачки квантов на pn-переходе полупроводника.
S>И по тем же причинам мы не можем сделать короткий волновой пакет со слишком узким спектром.
Мде...
Волновой пакет — это обобщение волн де-бройля.
Похоже, ты вруг решил использовать бытовую интерпретацию этого термина.
Ну конечно, у электрона или протона волновой пакет предсталяет из себя спектр волн, но не у фотона.
S>Так вот — если мы возьмём огибающую нашего волнового пакета, то точно такую же форму огибающей можно построить из примерно чего угодно.
Одно но — спектр волнового пакета, скажем, свободного электрона, ты не сможешь задектерировать никаким преобразованием этих волн в другой (регистрируемый) вид энергии.
Рассеяние фотона на электроне можно выразить через взаимодействие их волновых пакетов, где волновые пакеты частиц после взаимодействия имеют ту же суммарную энергию и импульс.
S>Когда мы говорим про обмотки трансформатора, то у нас там идёт промежуточное преобразование через ток — движение электронов в проводнике.
Верно.
Только интересует некий усреднённый ток.
Но это усреднение поддерживается импульсами совсем другой частоты, чем требуемая.
Вот у тебя аудио-запись на 192 кЦг, но ты не слышишь эти 192 кГц, и не только потому что человеческое ухо не способно уловить эту частоту, а потому что после ЦАП происходит усреднение (НЧ-фильтрация) сигнала.
S>Как мы уже обсудили, там ограничений на дельту энергии электронов мало (в интересующем нас диапазоне), поэтому мы запросто можем сначала "разогнать" электрон серией "лёгких" фотонов, а потом "затормозить" его, заставив излучить один "тяжёлый" фотон.
Ага, это уже происходит в инфракрасном/оптическом-диапазоне на pn-переходе.
И суть "торможения" проста — электрон попадает из одной разрешенной зоны в другую, с другими энергиями, разница выделяется в виде кванта.
Напомню опять, что скорость теплового движения электронов на порядки больше скорости упорядоченного движения эдектронов, т.е. кивать на запас по тепловым скоростям электронов можно было бы, угу, но когда металл охлаждают до почти 0-ля кельвина, он не перестаёт работать в кач-ве антенны, а работает только лучше, т.к. сопротивление электронам со стороны узлов решетки падает (растёт проводимость).
При этом тепловая скорость неупорядоченного движения свободных электронов почти нулевая.
Т.е. электроны не разгоняются до нужных скоростей и не тормозятся при излучении квантов хотя бы обычного радиодиапазона, тем более СВЧ.
А излучение происходит.
Т.е. предлагаю тебе подобные наивные представления пересмотреть. ))
При том, что эти представления хорошо работают для квазиэлектронов — вот как раз через их разгон и торможение все процессы и описывают.
Для того их и ввели. ))
V>>Про наэлектризацию диеэлектрика (эбонитовой палочки) при медленном поднесении к заряженному телу я тоже говорил — там ширины запрещённых зон слишком велики чтобы рассуждать об обмене переносчиков больших длин (т.е. низких энергий), дословно говорил "для неметаллов это принципиально невозможно".
S>Эмм, при электризации диэлектрика ширина запрещённой зоны влияет только на то, что у низкочастотных фотонов не хватит энергии сделать валентные электроны свободными.
Не обязательно, внутри валентной зоны тоже дофига уровней.
S>Это никак не мешает смещению электронных оболочек, и прочим механизмам — обратите внимание, что вся энергия, полученная поляризованным диэлектриком, сводится к плотности энергии наведённого электрического поля.
При смещении электронного облака должна совершаться работа — обмен реальными фотонами (кристалл запасает потенциальную энергию поляризации).
При удержании облака в смещённом положении работа не происходит, происходит обмен виртуальными фотонами.
S>А она не квантуется — т.е. нет никакого ограничения, которое бы помешало этой поляризации "из-за недостаточной энергии поляризующих фотонов".
Надеюсь "не квантуется" было образно? ))
V>>Аналогично будет, если эта эбонитовая палочка попадёт в поле мощного низкочастотного ЭМ-излучения — электроны не смогут поглощать фотоны этих частот, т.е. не смогут менять свою энергию.
S>Зато они смогут просто смещаться относительно ядер атомов
Поглощая фотоны каких частот?
Как у тебя происходит работа без передачи энергии?
У этого процесса есть простое объяснение, которым ты, похоже не владеешь.
V>>Суть электрической индукции в диалектриках — изменение ориентации электронных облаков в атомах/молекулах.
V>>Т.е. на орбиты электронных облаков влияние будет оказано (расщепление спектра), а на энергии электронов — нет.
S>Вот тут вы противоречите сами себе. Расщепление спектра бывает связано исключительно с изменениями энергий электронов.
Садись, два. А еще оптик. ))
Расщепление спектра — это изменение картины разрешённых переходов электрона в связанной системе.
Ты же сам выше писал "учтите про дельту!"
Да, одной из причин может быть переход на другой энергетический уровень, в этом случае поплывёт сетка разниц с другими уровнями.
А может быть наличие ЭМ поля.
Походу ты был в не в курсе, заряженная частица не может вращаться в магнитном поле по произвольной орбите, которая в классике находится из силы Лоренца (правила правой руки). Что нельзя, бесконечно мало изменяя напряжёность внешнего магнитного поля (что можно сделать через монотонное приближение или удаления источника магнитного поля), добиться непрерывного изменения радиуса вращения заряженной частицы — этот радиус будет квантован.
Именно поэтому спектр не расплывается (как при нагреве двухатомного газа), а именно расщепляется.
(это все верно для относительно слабого магнитного поля, бо сильное магнитное поле способно влиять даже на принадлежность электронов атомам)
S>Аналогичный эффект имеем в электрическом поле.
В статическом электрическом поле причина другая — меняется рисунок разрешенных уровней, плюс (если речь не о диэлектрике) происходит перераспределение вещества в массиве кристалла. При этом спектр не расщепляется, а "плывёт" — смещается по асболютной шкале или границы линий спектра перестают быть резкими.
V>>Был интерес пообсуждать новые теории, где фотоны целевой частоты не обязательны для получения колебаний целевой частоты на приёмном контуре.
S>Обязательны
Тебе надо только это показать, потому что ты не заметил уловки:
А чем тебе трансформатор без сердечника не трансформатор?
И чем тебе система передающей и приёмной антенны не разновидность транформатора с воздушным сердечником?
Я тебе этот эффект могу прямо на коленке продемонстрировать, когда на приёмной антенне будет нужная частота, которой на стороне излучения не было.
====================
Ладно, начистоту если.
Спор ты ведёшь некорректно.
Обсуждение по-существу тебя не интересует, тебе больше интересно показать свои знания, поэтому слишком много оффтопа, слишком много подозрений в адрес собеседника аккурат по тем разделам, где ты хоть что-то знаешь, даже если эти разделы не связаны с обсуждаемым — мне надоело "отстреливаться" от твоих додумываний и вообще попыток рассматривать не то, что диктовалось условием задачи.
Конечно, давно надо было давно послать такого оппонента подальше, но тут не с кем пообсуждать, всего-то ты да D.Mon, приходится вас беречь как собеседников, даже когда вы проявляете свои характерные закидоны. ))
Походу, эта стратегия была ошибочной.
Мне ни разу не удалось разбудить в вас любопытства ни по одному вопросу, т.е. как собеседники для обсуждения открытых вопросов вы откровенно никакие.
D.Mon одно время двигался по прямой познания классических представлений аккурат ВУЗ-овского уровня... Я ХЗ что он делал в ВУЗ-е, если ему потребовалось проходить этот же материал повторно "для себя". (хотя, это где-то объяснимо, у меня так же вышло с историей и политологией)
А у тебя даже ВУЗ-овская программа целиком не покрыта, свою оценку я уже давал — примерно до 2-го курса. Далее максимум те разделы, где у тебя был диплом/курсовая, т.е. от чего увильнуть никак. Остальное ты достоверно прогулял.
V>>Речь тут о выполняемой работе, т.е. о приёме и передаче энергии.
S>Ок, хорошо. Я пытался начать с шага 0: рассмотреть совсем-совсем простую систему, в которой никакой работы не выполняется.
Зачем?
В изначальном условии задачи шла речь про излучение и поглощение.
V>>Пример с градиентом был приведён для этого (цитирую):
V>>
S>Это невозможно для непериодического сигнала, и для периодического тоже ничего подобного происходить не будет.V>>Т.е., индукция тут такая — если это возможно для непериодического сигнала, почему это не может быть аналогично для периодического?
V>>(при том, что я не утверждал ни разу, что в НЧ диапазоне именно так и происходит, я хотел пообсуждать сами эти теории, бо они тоже достаточно хорошо проработаны в цифрах)
Чего именно не будет происходить?
Амперметр не покажет перетекания электронов при движении разнесённых в пространстве шаров вдоль градиента напряжёности электрического поля?
Т.е., ты ошибаешься, происходить будет аж бегом.
V>>Пример должен был продемонстрировать, что может происходить обмен переносчиками вовсе не тех длин волн, на которые разложился бы математически на Фурье изменяющийся во времени градиент (при движении по нему).
V>>Ключевое выделил.
S>Ок, давайте так. Уберём Кулоновское взаимодействие заряд-заряд;
Зачем?
Тем более, что кулоновское взаимодействие обобщается на взаимодействие заряд-поле, знаменитое F=qE.
Наличие силы объясняется обменом виртуальными фотонами, а вот возникновение работы (потеря или потребление энергии) — обменом реальными фотонами.
S>оставим только ЭМ-излучение.
S>Ваш вопрос эквивалентен такому: "можно ли представить излучение со спектром Х излучением с каким-то другим спектром Y".
S>В самом простом случае: нельзя ли представить монохроматическое излучение с частотой F0 комбинацией каких-то других частот F1 и F2?
S>Ответ: нет, нельзя.
И почему нет? ))
Нельзя представить разве что через линейную комбинацию частот.
Но запросто через нелинейную комбинацию.
Например, линейная комбинация частот F1+F2 (примем амплитуды одинаковыми, или вынесем разницу амплитуд за скобки) выражается через 2*F0*Fm, где F0=(F1+F2)/2, Fm=(F2-F1)/2.
F0 в терминологии радиоприёма несущая, Fm модулирующая частоты.
Пример с ШИМ-ом был тоже об этом.
S>Возьмём, например, излучение с частотой f1. И будем его модулировать с частотой f2; при этом f2 у нас намнооого меньше f1.
S>Если посмотреть на картинку — увидим огибающую. Появится ли у нас в спектре частота f2? (Или, на бытовом уровне: можем ли мы задетектировать что-то детектором, который настроен на частоту f2)?
Ты услышишь F2 в приёмнике АМ.
S>Можно ли так подобрать f2, чтобы увидеть в спектре f0?
Это ЧМ/ФМ.
S>Ответы на все эти вопросы хорошо известны.
Мне известны, а насчёт тебя берут сомнения.
Лучше бы тебе делать однозначные утверждения, на мой манер.
S>Амплитудная модуляция синусоиды синусоидой даёт излучение на трёх частотах: f1, f1+f2 и f1-f2. Никаких других частот у нас не появится.
Только здесь речь об обратном преобразовании — суммы в произведение, дал выше.
Всё-таки излучение фотонов — это, скорее, "сумма".
Но даже в твоём примере появляются частоты f1+f2 и f1-f2.
S>Что это означает? Что если мы, например, модулируем монохроматический свет радиочастотным сигналом, то на выходе будет видимый свет с расщеплённым спектром; причём линии будут очень близкими — ведь мы говорим о частоте ~500 терагерц, от которой боковые частоты отстоят на какие-то мегагерцы.
Лучше бы ты рассмотрел излучение близких частот Fi(всего N), да еще которые фазово-модулированы, для сохранения фазы относительно некоей подразумеваемой опорной F0.
Итоговый сигнал будет равен F0*(N+Fx0s+Fx0d+...+Fxns+Fxsd), т.е. будет представлять из себя сигнал частоты F0 с амплитутой N плюс некий амплитудный шум, тем меньший (шум — относительная величина), чем больше N.
На стороне приёма шум отфильтровывается и ву-а-ля (об этом тоже говорил).
Конкретно частота F0 на передающей стороне оказалась не нужна.
(Fxi — разностные и суммарные частоты, обычно далеко отстоящие от целевой F0)
V>>Или ты рассматривал свободные заряды? ))
S>Я рассматривал модель вообще без зарядов. Точнее, с одним зарядом.
V>>Свободные заряды, влияющие друг на друга больше, чем на величину квантовых флуктуаций, в любом случае не могут двигаться прямолинейно, как даётся в определении инерциальных систем в СТО.
S>Всё верно.
Поэтому я не мог рассматривать свободные заряды и обмен энергией м/у ними.
Но твои аргументы, мало того, что расплывчаты, так еще периодически отсылают именно к этому, когда ты неоднократно говорил о возможности рассеять на электроне любую энергию (любую не в смысле абсоютной величины, а в смысле непрерывной математической вещественной оси таких частот из пригодного для рассеяния диапазона, верно?).
S>Тут главное — чётко понимать, какие ограничения на энергию зарядов накладывает наша макросистема.
Окружающие понимают, только это уже оффтоп.
S>Например, в разрежённом газе у нас мало источников (или приёмников) энергии — только переходы электронов между уровнями.
S>Поэтому спектр такого газа будет линейчатым; и посветив на него "неправильным" излучением вы ничего не получите — оно просто пройдёт насквозь.
Это в одноатомном идеальном газе.
А если газ двухатомный (обычный), то м/у линиями максимума спектра не будет нуля, будет отличное от 0-ля значение.
Да и те линии максимума уже не будут иметь столь резкие границы, представляют из себя эдакие "шапки" (пусть и узкие), как у нормального распределения.
S>В реальности ширина линий ненулевая — дело в том, что у газа есть температура; атом, летящий "навстречу" фотону видит его частоту смещённой вверх, "попутно" — смещённой вниз.
S>Это даёт ему шанс провзаимодействовать с фотоном, частота которого на эпсилон отличается от "родной" частоты перехода.
S>Чем сильнее нагреем газ — тем шире станут линии.
Как раз молекулы двухатомного газа вращаются даже при весьма низких температурах, что усиливает описанный эффект.
V>>Речь могла идти только о макросистеме, где заряды связаны — электроны в проводниках или диеэлектриках.
V>>(а речь о такой системе и шла — приемной и передающей антенах)
S>Как раз в проводниках и диэлектриках у электронов гораздо больше свободы, чем в газе — они могут поглощать энергию не только на переходы между уровнями, но и на взаимодействие частиц.
С рассеянием понятно (и оно мне тоже играет на руку, кстате, позволяя рассуждать о возможностях "трактовать" фотоны чатот, отстоящие дальше, чем на эпсилон от F0, как целевые, т.к. лишнюю энергию в кристале есть куда деть).
А излучить фотон нужной энергии как?
S>Например, тепловые колебания атомов в кристаллической решётке дают телу возможность поглощать и излучать в инфракрасном диапазоне.
Обмениваться энергией могут даже в аккустическом диапазоне, но только внутри кристалла.
S>А движение электронов в проводнике вообще позволяет уйти от ограничения на минимальную частоту.
Скорость теплового движения электронов в проводнике на порядки больше скорости упорядоченного их "усреднённого" движения.
В общем, явление излучения при торможении или ускорения при поглощении у связанных электронов не имеет ничего общего с аналогичными явлениями у свободных электронов ("я рассматривал единичный заряд" (С) ).
Сюда же курить эффективную массу свободных электронов в металлах.
S>>>Вся радиотехника живёт как раз потому, что у электронов в металле не "уровни", а "зоны".
V>>"Зоны" — это приближенное определение, сторого говоря там уровни.
S>Как раз нет. "Уровни" сливаются, и образуют непрерывные полосы, в пределах которых электрон может иметь любую энергию.
Спасибо, что ты сформулировал свои представления явным образом, потому что мне надоело на это возражать.
Тут ошибка, никаких непрерывных полос нет.
Они принимаются условно-непрерывными для простоты рассчётов, т.е. это такой способ приближённого рассмотрения.
V>>Внутри обычного железа не может, этот эпсилон вовсе не произвольно мал при нормальных температурах
S>Произвольно.
РТФМ
S>Прочтите внимательно
Про запрещённые зоны?
Я это могу написать в многократно большем объёме, бо копал физику полупроводников достаточно глубоко в разные годы, мне это банально интересно.
В металлах зона проводимости пересекается с валентной зоной, т.е. никакой запрещённой зоны нет.
Выглядит как очередной залёт.
S>И учтите, что при поглощении кванта нас интересует не сама энергия электрона, а её дельта.
Блин, не покидает ощущение бреда наяву.
"Учтите то, что все знают со школы!!!"
S>Поэтому смещение расположения запрещённых зон нас не интересует. Обычный электрон "расположен" где-то в серединке разрешённой зоны. Кванты достаточно большой длины волны (с достаточно маленькой энергией) переместят его совсем чуть-чуть, и он останется в пределах разрешённой зоны. А вот если квант имеет такую частоту, что его поглощение засунуло бы электрон в запрещённую зону — вот тогда его наш материал "поймать" не сможет.
Ясно. ))
В общем, зон проводимости тоже бывает больше одной в сложнокомпонентных полупроводниках.
А у кремния зона дырок расщеплена даже в его нормальном состоянии.
V>>Что же касается "вся радиотехника живёт" — она живёт на квазиэлектронах. ))
V>>Реальные электроны создают шум, перепрыгивая своими энергиями м/у уровнями (образующими условную "зону"), но в целом этот макроскопический процесс описывает, допустим, некоторые гармонические колебания (ради которой, допустим, некий участок схемы проектировался) плюс обязательный шум. Вот этот шум — он об обсуждаемом.
S>Вы путаете понятие "квазиимпульс электрона" с "импульсом квазиэлектрона".
Я ничего не путаю.
S>Проводник принято считать состоящим из ионов, которые формируют кристаллическую решётку, и электронов, которые движутся в этой решётке (а вовсе не прыгают между уровнями в атомах).
Поглощать и излучать энергию электроны могут лишь квантами, прыгая при этом по энергетическим уровням, а не по узлам кристаллической решетки.
Это относится как к свободным электронам в металлах и полупроводниках, так и к связанным, а так же к механизму смещения электронных облаков связанных электронов.
Через квазиэлектроны выполняется эдакая подстановка этих всевозможных процессов, для простоты рассчёта.
Курить измерение эффективной массы квазиэлектронов на циклотроных резонаторах.
Квазиэлектроны показывают такой радиус движения, который реальные электроны никогда не смогли бы показать, из-за своей реальной массы (инерции).
В общем, в антенне создаётся переменный ток некоторой частоты, вокруг антенны возникает переменное магнитное поле, происходит потеря энергии на излучение.
Излучать фотоны, теряя энергию, источник может не только электронами, а даже ядрами узлов кристаллической решетки.
Мне просто было интересно для себя убедиться, насколько физик по образованию разбирается в электромагнетизме.
Ну, чтобы я напрасных выводов не озвучивал. ))
V>>Речь о спектре излучения и поглощения в радиопередаче.
S>Вы не сможете заменить радиопередачу набором фотонов, скажем, видимого диапазона
Это твои текущие представления.
Пример с ШИМ-ом — это объяснение на пальцах, откуда растут ноги у таких теорий, когда целевая частота получается через другие частоты.
Кстати, в моей коллекции самостоятельно разработанных и собранных электронных устройств был так же ШИМ-аудиоусилок, выходной каскад которого был выполнен на ключевых транзисторах, работающих на частоте около 200 кГц.
В более взрослом состоянии (уже в свои 22-23) делал высокочастотную эдектросварку на ферритовом трансформаторе размеров всего с кулак, т.е. весь сварочный аппарат был размером с большую кружку для чая. ))
Лет за 7 до этого с отцом делали сварочный аппарат на обычном трансформаторе и баластных резисторах, эта бандура для сварки электродами-пятеркой была коробом выше колена, т.е. в т.ч. целью было показать (илидаже похвастать) отцу, как можно было. ))
Я тогда занимался высоковольтными драйверами для неоновой рекламы (там в диапазоне 8-20 кВ требовалось для поджига, в зависимости от длины трубки).
В общем, как получать колебания нужной частоты из порций (квантов?) энергии совсем другой частоты знаю не по наслышке.
V>>Речь шла о другом — каков будет характер изменения ЭМ поля при этом.
V>>Речь шла о невозможности стремления 2-й производной к бесконечности.
S>Под второй производной вы имеете в виду, что типа вот у нас поле было, а вот его не стало? Или что?
Или собственное магнитное поле тока смещения.
Там все написано и термины применены правильно — можно подтянуть электродинамику, если подзабылось.
S>Потому что поглощение одного радиофотона очень мало повлияет на ЭМ-поле — напомню, такой фотон обладает крайне малой энергией; применяемое в быту радиоизлучение оперирует чудовищными количествами фотонов.
Речь шла о форме магнитного импульса фотона на временной шкале.
В общем, этот магнитный импульс принципиально не может представлять из себя дельта-функцию. (курить)
S>>>Следующие картинки нерелевантны, т.к. оперируют неверными предположениями.
V>>И ты можешь это раскрыть?
S>Раскрываю: вам кажется, что поглощение фотона — это какой-то плавный процесс, и что там есть что дифференцировать.
Мне кажется, ты опять разговариваешь с голосами в голове.
S>Ну там — электрон ускоряется под действием кванта, и это должно занимать какое-то время, потому что в физике "не бывает бесконечных производных".
S>А фишка квантовой механики — именно в том, что все взаимодействия — "мгновенны".
Взаимодействие может быть мгновенным, но магнитный поток не может быть бесконечным.
Например, мы "мгновенно" приложили напряжение к проводам, но ток не стал мгновенно равен значению, какое даёт формула из закона Ома, потому как такая мгновенность означала бы всплекс магнитного потока до бесконечной величины.
И да, фотону уже выполнили электродинамический расчёт, он полностю согласуется с классикой.
S>Это не означает, что там какие-то производные обращаются в какие-то бесконечности.
"Какие-то там". ))
Что такое ток смещения?
Как ты понимаешь "частоту фотона".
Я понимаю, что в КМ фотон принят не имеющим размера и структуры (потому что КМ не оперирует такими вещами), но в классике оптический фотон — это поперечная ЭМ-волна с левой или правой поляризацией, где скорость вращения перпендикулярных магнитного и эл поля соотвествует частоте фотона. И в классике же это было слишком много раз доказано.
S>Там вообще не получится взять производную — в привычном нам смысле время внутри акта взаимодействия не идёт.
При распространении света зато идёт, и квант магнитного поля фотона вовсе не бесконечен, а полностю подчиняется электродинамическому расчёту.
S>А означает эта мгновенность как раз то, что мы в принципе никак не можем обнаружить промежуточные состояния у этого процесса.
Ага, телега впереди лошади. :faceplam:
Ключевое — "не можем обнаружить".
Если мы способны наблюдать систему только до и после взаимодействия, то нам ничего не остаётся кроме как постулировать ненаблюдаемость процесса в неких "промежуточных стадиях".
V>>Огибающая магнитного импульса.
S>У фотона нет огибающей.
Было бы всё так просто, не делали бы приёмные антенны на четверть или 3/4 периода, потому что — а какая разница? ))
В общем, похоже, ты опять не понял ни черта.
Не требуется получить огибающую единичного фотона, требуется получить огибающую проекции магнитного поля когерентных фотонов на антенну.
Я в предложенной к обсуждению теории вижу кое-какие сложности, но они не там, где ты копаешь.
Обрати внимание на классическое представление фотона как волны, на длину этой волныи поляризацию.
Если бы речь шла об M-фотонах (или MJ-фотонах, каково подавляющее большинство оптических), то я бы ту теорию даже не обсуждал, бо даже если удастся фазировано испустить фотоны на источнике, то из-за разности частот их невозможно фазированно принять на приёмнике из-за произвольного расстояния м/у источником и приёмником. Домашнее задание — какие фотоны излучает радиоантена на целевой частоте?
S>Фотон, который представляет, к примеру, плоскую волну, в чистом виде "бесконечен" — ведь он же монохроматический, а, значит, должен иметь бесконечную "длительность".
А имеет? ))
S>Когда у нас фотон где-то локализован в пространстве, неравенство Гейзенберга означает, что он у нас немножечко размыт в частотной области.
1. Это при измерении.
2. И опять в реальности всё наоборот — в пространстве фотоны не научились локализовывать с нужной точностью, чтобы начинать рассуждать о расплывчатости частот.
(хотя я понимаю суть этого приготовленнго для отступления мостика, бгг)
S>А если мы перейдём к практике, то одиночные фотоны — редкость, мы говорим о волновом пакете, в который входят фотоны сразу многих разных частот.
Вообще-то наоборот, одиночный фотон уже представляет собой волновой пакет.
Много фотонов будет в случае какого-то "скоординированного" процесса, например, при испускании нехроматической пачки квантов на pn-переходе полупроводника.
S>И по тем же причинам мы не можем сделать короткий волновой пакет со слишком узким спектром.
Мде...
Волновой пакет — это обобщение волн де-бройля.
Похоже, ты вруг решил использовать бытовую интерпретацию этого термина.
Ну конечно, у электрона или протона волновой пакет предсталяет из себя спектр волн, но не у фотона.
S>Так вот — если мы возьмём огибающую нашего волнового пакета, то точно такую же форму огибающей можно построить из примерно чего угодно.
Одно но — спектр волнового пакета, скажем, свободного электрона, ты не сможешь задектерировать никаким преобразованием этих волн в другой (регистрируемый) вид энергии.
Рассеяние фотона на электроне можно выразить через взаимодействие их волновых пакетов, где волновые пакеты частиц после взаимодействия имеют ту же суммарную энергию и импульс.
S>Когда мы говорим про обмотки трансформатора, то у нас там идёт промежуточное преобразование через ток — движение электронов в проводнике.
Верно.
Только интересует некий усреднённый ток.
Но это усреднение поддерживается импульсами совсем другой частоты, чем требуемая.
Вот у тебя аудио-запись на 192 кЦг, но ты не слышишь эти 192 кГц, и не только потому что человеческое ухо не способно уловить эту частоту, а потому что после ЦАП происходит усреднение (НЧ-фильтрация) сигнала.
S>Как мы уже обсудили, там ограничений на дельту энергии электронов мало (в интересующем нас диапазоне), поэтому мы запросто можем сначала "разогнать" электрон серией "лёгких" фотонов, а потом "затормозить" его, заставив излучить один "тяжёлый" фотон.
Ага, это уже происходит в инфракрасном/оптическом-диапазоне на pn-переходе.
И суть "торможения" проста — электрон попадает из одной разрешенной зоны в другую, с другими энергиями, разница выделяется в виде кванта.
Напомню опять, что скорость теплового движения электронов на порядки больше скорости упорядоченного движения эдектронов, т.е. кивать на запас по тепловым скоростям электронов можно было бы, угу, но когда металл охлаждают до почти 0-ля кельвина, он не перестаёт работать в кач-ве антенны, а работает только лучше, т.к. сопротивление электронам со стороны узлов решетки падает (растёт проводимость).
При этом тепловая скорость неупорядоченного движения свободных электронов почти нулевая.
Т.е. электроны не разгоняются до нужных скоростей и не тормозятся при излучении квантов хотя бы обычного радиодиапазона, тем более СВЧ.
А излучение происходит.
Т.е. предлагаю тебе подобные наивные представления пересмотреть. ))
При том, что эти представления хорошо работают для квазиэлектронов — вот как раз через их разгон и торможение все процессы и описывают.
Для того их и ввели. ))
V>>Про наэлектризацию диеэлектрика (эбонитовой палочки) при медленном поднесении к заряженному телу я тоже говорил — там ширины запрещённых зон слишком велики чтобы рассуждать об обмене переносчиков больших длин (т.е. низких энергий), дословно говорил "для неметаллов это принципиально невозможно".
S>Эмм, при электризации диэлектрика ширина запрещённой зоны влияет только на то, что у низкочастотных фотонов не хватит энергии сделать валентные электроны свободными.
Не обязательно, внутри валентной зоны тоже дофига уровней.
S>Это никак не мешает смещению электронных оболочек, и прочим механизмам — обратите внимание, что вся энергия, полученная поляризованным диэлектриком, сводится к плотности энергии наведённого электрического поля.
При смещении электронного облака должна совершаться работа — обмен реальными фотонами (кристалл запасает потенциальную энергию поляризации).
При удержании облака в смещённом положении работа не происходит, происходит обмен виртуальными фотонами.
S>А она не квантуется — т.е. нет никакого ограничения, которое бы помешало этой поляризации "из-за недостаточной энергии поляризующих фотонов".
Надеюсь "не квантуется" было образно? ))
V>>Аналогично будет, если эта эбонитовая палочка попадёт в поле мощного низкочастотного ЭМ-излучения — электроны не смогут поглощать фотоны этих частот, т.е. не смогут менять свою энергию.
S>Зато они смогут просто смещаться относительно ядер атомов
Поглощая фотоны каких частот?
Как у тебя происходит работа без передачи энергии?
У этого процесса есть простое объяснение, которым ты, похоже не владеешь.
V>>Суть электрической индукции в диалектриках — изменение ориентации электронных облаков в атомах/молекулах.
V>>Т.е. на орбиты электронных облаков влияние будет оказано (расщепление спектра), а на энергии электронов — нет.
S>Вот тут вы противоречите сами себе. Расщепление спектра бывает связано исключительно с изменениями энергий электронов.
Садись, два. А еще оптик. ))
Расщепление спектра — это изменение картины разрешённых переходов электрона в связанной системе.
Ты же сам выше писал "учтите про дельту!"
Да, одной из причин может быть переход на другой энергетический уровень, в этом случае поплывёт сетка разниц с другими уровнями.
А может быть наличие ЭМ поля.
Походу ты был в не в курсе, заряженная частица не может вращаться в магнитном поле по произвольной орбите, которая в классике находится из силы Лоренца (правила правой руки). Что нельзя, бесконечно мало изменяя напряжёность внешнего магнитного поля (что можно сделать через монотонное приближение или удаления источника магнитного поля), добиться непрерывного изменения радиуса вращения заряженной частицы — этот радиус будет квантован.
Именно поэтому спектр не расплывается (как при нагреве двухатомного газа), а именно расщепляется.
(это все верно для относительно слабого магнитного поля, бо сильное магнитное поле способно влиять даже на принадлежность электронов атомам)
S>Аналогичный эффект имеем в электрическом поле.
В статическом электрическом поле причина другая — меняется рисунок разрешенных уровней, плюс (если речь не о диэлектрике) происходит перераспределение вещества в массиве кристалла. При этом спектр не расщепляется, а "плывёт" — смещается по асболютной шкале или границы линий спектра перестают быть резкими.
V>>Был интерес пообсуждать новые теории, где фотоны целевой частоты не обязательны для получения колебаний целевой частоты на приёмном контуре.
S>Обязательны
Тебе надо только это показать, потому что ты не заметил уловки:
А чем тебе трансформатор без сердечника не трансформатор?
И чем тебе система передающей и приёмной антенны не разновидность транформатора с воздушным сердечником?
Я тебе этот эффект могу прямо на коленке продемонстрировать, когда на приёмной антенне будет нужная частота, которой на стороне излучения не было.
====================
Ладно, начистоту если.
Спор ты ведёшь некорректно.
Обсуждение по-существу тебя не интересует, тебе больше интересно показать свои знания, поэтому слишком много оффтопа, слишком много подозрений в адрес собеседника аккурат по тем разделам, где ты хоть что-то знаешь, даже если эти разделы не связаны с обсуждаемым — мне надоело "отстреливаться" от твоих додумываний и вообще попыток рассматривать не то, что диктовалось условием задачи.
Конечно, давно надо было давно послать такого оппонента подальше, но тут не с кем пообсуждать, всего-то ты да D.Mon, приходится вас беречь как собеседников, даже когда вы проявляете свои характерные закидоны. ))
Походу, эта стратегия была ошибочной.
Мне ни разу не удалось разбудить в вас любопытства ни по одному вопросу, т.е. как собеседники для обсуждения открытых вопросов вы откровенно никакие.
D.Mon одно время двигался по прямой познания классических представлений аккурат ВУЗ-овского уровня... Я ХЗ что он делал в ВУЗ-е, если ему потребовалось проходить этот же материал повторно "для себя". (хотя, это где-то объяснимо, у меня так же вышло с историей и политологией)
А у тебя даже ВУЗ-овская программа целиком не покрыта, свою оценку я уже давал — примерно до 2-го курса. Далее максимум те разделы, где у тебя был диплом/курсовая, т.е. от чего увильнуть никак. Остальное ты достоверно прогулял.