В предыдущей публикации я рассказал, как распрощался со школьными иллюзиями о том, что представляет собой фотон и как он изображается на всех иллюстрациях в виде двух синусоид.
В соответствии с уравнениями Максвелла фотон представляет собой периодические взаимно перпендикулярные колебания электрического и магнитного полей в плоскости, перпендикулярной направлению движения фотона. Но, как известно, силовые линии магнитного поля обязательно должны быть замкнуты. В то же время, силовые линии электрического поля обязательно должны быть связаны с электрическим зарядом. В соответствии с этими требованиями я предложил следующее схематичное изображение движения фотона в пространстве:
В предыдущей публикации «Часть 2.13. Фотон – это волна или частица? Каковы размеры, масса и заряд фотона?» я привёл описание этой схемы.
На рисунке приведен участок движения фотона, на котором происходит полный цикл колебания. В первой половине цикла силовые линии электрического поля выходят из фотона, постепенно увеличиваясь, а затем уменьшаясь. Во второй половине цикла силовые линии электрического поля приходят в фотон. Это означает, что фотон имеет заряд, который в первой половине цикла является положительным, а во второй половине цикла – отрицательным. Величина заряда в течение периода колебаний меняется по гармоническому закону. Силовые линии магнитного поля представляют собой окружности, плоскость которых расположена перпендикулярно направлению движения фотона. В соответствии с теорией Максвелла это поперечная электромагнитная волна.
Таким образом, фотон является точечной частицей, двигающейся со скоростью света, при этом его заряд изменяется по гармоническому закону с определённой частотой. Это позволяет рассматривать свет как особый вид переменного тока. При этом переменность тока определяется не изменением направления движения заряженных частиц, а изменением величины и знака заряда самого фотона.
«Часть 2.13. Фотон – это волна или частица? Каковы размеры, масса и заряд фотона?»
Вывод о том, что световой поток можно рассматривать как особую разновидность электрического тока, может показаться странным, по крайней мере, неожиданным. Но это предположение не является голословным. Достоинством любой гипотезы является возможность её экспериментального подтверждения.
Самым очевидным явлением, подтверждающим высказанное предположение, является эффект самофокусировки света. Это явление было обнаружено и изучено в 60-е годы прошлого века.
«Самофокусировка света — один из эффектов самовоздействия света, состоящий в концентрации энергии светового пучка в нелинейной среде, показатель преломления которой возрастает при увеличении интенсивности света.
Эффекты самовоздействия света обусловлены зависимостью свойств среды (показатель преломления) от интенсивности света.»
https://ru.wikipedia.org/wiki/Самофокусировка
Эффект самофокусировки наблюдается для излучения высокой интенсивности. Объяснение этого эффекта состоит в том, что при распространении света в среде световой поток изменяет некоторые характеристики среды. При этом в среде формируется своеобразный канал, который является неким волноводом, направляющим и сжимающим световой поток, наподобие линзы.
Я не намерен подвергать сомнению наличие такого эффекта в нелинейных средах. Я сомневаюсь в том что, общепринятое объяснение является единственным и рассматривает наиболее значимые причины в эффекте самофокусировки света.
С точки зрения высказанной гипотезы о том, что световой поток – это особая разновидность электрического тока, эффект самофокусировки выглядит абсолютно естественным. Известно, что параллельные проводники с электрическим током, двигающимся в одном направлении, притягиваются. Свет – это поток заряженных частиц. Световые пучки естественным образом сжимаются.
Вся ирония данной ситуации заключается в том, что этот эффект самофокусировки проявляет себя только при большой интенсивности излучения. Такая интенсивность достижима только при применении лазеров. Поэтому все исследования проводились с использованием лазерного излучения. Как известно, лазерное излучение является монохроматическим (все фотоны имеют одну длину волны) и когерентным (все фотоны совершают колебания в одной фазе) (https://ru.wikipedia.org/wiki/Лазер). Именно эти условия являются необходимыми для существования эффекта самофокусировки света за счёт притяжения токов. Но именно это позволяет проверить справедливость высказанной гипотезы.
Можно предложить два варианта экспериментальной проверки гипотезы.
1. Традиционно эффект самофокусировки объясняется изменением свойств среды, в которой распространяется световой пучок. Поэтому, если убрать среду, то эффект должен исчезнуть. Таким образом, если в вакууме эффект самофокусировки сохраняется, то это свидетельствует о справедливости предложенной гипотезы.
2. Традиционное объяснение эффекта самофокусировки указывает на зависимость эффекта только от интенсивности излучения. В предлагаемой гипотезе эффект самофокусировки наблюдается только для монохроматического и когерентного излучения. До настоящего времени все эксперименты проводились только с лазерным излучением. Поэтому если удастся экспериментально воспроизвести эффект самофокусировки для немонохроматического некогерентного излучения, то это подтвердит справедливость традиционного объяснения эффекта. В противном случае это будет свидетельствовать в пользу предложенной гипотезы.
Таким образом, гипотеза о том, что световой поток обладает свойствами электрического тока, легко проверяется экспериментально.
Необходимо отметить, что высказанная гипотеза позволяет с другой точки зрения взглянуть на известные оптические явления, связанные с распространением и взаимодействием световых потоков. Она описывает то, как выглядит фотон, как он распространяется и взаимодействует. Но она не объясняет природу излучения, не объясняет, что такое фотон.
Эти вопросы будут рассмотрены в следующих публикациях.
