При рассмотрении уравнений Максвелла, я как мог представил движение взаимно индуцированных полей, распространяющихся от одной пластины конденсатора к другой. Примерно, как это изображено на рисунке.
В математическом представлении – это просто волна синусоидальной формы. Синусоида. В данном случае источником тока является батарея постоянного тока. Если под проводом поставить магнитную стрелочку и включить включатель, то магнитная стрелочка отклонится в какую-то сторону, а потом возвратится обратно. При выключении включателя стрелочка отклонится в противоположную сторону, а затем снова возвратится обратно. То же произойдет в случае подключения к пластинам гальванометра. Его стрелочка будет вести себя аналогично, магнитной стрелочке. Если будет подключен осциллограф, то на его экране мы увидим какой-то импульс. Если источник тока
При замене батареи на источник переменного тока, мы можем получить различное поведение приборов. Если частота колебаний низкая, то можно увидеть и повороты магнитной стрелочки. При повышении частоты колебания стрелочки будут учащаться, переходя в дрожание. И при большой частоте мы уже не увидим этого дрожания. Так же будет вести себя и стрелочка гальванометра. На осциллографе мы увидим синусоиду определенной частоты. Ну чем вам не доказательство того, что между обкладками конденсатора движется синусоида? Я же своими глазами вижу, что это синусоида. Все понятно. Включили включатель – выключили включатель и кусок синусоиды с одной обкладки перелетел на другую обкладку. Так это представляет и видит большинство человечества. Кажется, что и говорить тут не о чем.
Причем синусоида представляется в виде рисунка 2а. У нее как видите есть отрицательные и положительные полуволны. Обычно эта волна электрической напряженности представляется совместно с синусоидой магнитной напряженности. Вот в таком виде. Рисунок 4:
Что это за напряженности? Эти напряженности E и –E мы видим на осциллографе. Что должно создавать эти напряженности? Очевидно, что какой-то субстрат. Что-то материальное. Не может же ничто создавать напряженность. Хорошо, пусть положительный субстрат создает положительное поле. А отрицательное поле чем создается, отрицательным субстратом? Но отрицательный субстрат бессмыслица. Субстрат или есть, или его нет. Тогда может быть изменились свойства субстрата? Пусть будет так. Он изменился и генерирует отрицательное поле. Тогда возникает вопрос: что переносит эта волна? Переносит ли она энергию? Нет. Допустим волна должна передать свою энергию электрону. Скажем, перевести электрон в атоме с одного уровня на другой. Может ли данная волна справиться с такой задачей? Нет. Если отрицательный потенциал будет толкать электрон вперед, то положительный потенциал будет делать обратное. Электрон останется на месте. Такая модель волны не работает в природе.
Но эти плюсы и минусы мы получили из-за способа наблюдения над волной. Если мы сместим в осциллографе ось времени, например, вниз, а это легко сделать, подав на пластины осциллографа дополнительный потенциал, то мы получим картинку как на рисунке 2b. И мы можем забыть о минусах. Энергия передается определенными порциями. Например, в радиолокации это просто видно. Энергия передается почти прямоугольными импульсами с определенной скважностью. Так же передаются все синхронизирующие импульсы в телевидении и тому подобное.
При включении включателя между пластинами конденсатора должна наблюдаться такая картина (Рис. 5):
Электроны, движущиеся в левой пластине, излучают элементарные фотоны. Так как электроны находятся в режиме теплового движения, то они излучают фотоны различной энергии, то есть длины. Электроны движутся в различных направлениях и это приводит к тому, что и фотоны излучаются в различных направлениях. Но поскольку выделенное направление движения электронов, в случае конденсатора, от пластины к пластине, то и основной поток фотонов направлен от пластины к пластине.
Если вместо батареи поставит генератор переменного тока, то такие пакеты фотонов будут формироваться в каждом цикле. Это будет выглядеть так (Рис.5a):
Расстояние между пакетами, это и есть длина волны излучения, которое мы наблюдаем при спектроскопии. В оптическом спектре это сотни нанометров, а в радио связи – это километры. Это все мы можем мерить, но в сам фотон нам проникнуть пока не удается.
Если на картинке мы начнем раздвигать пластины конденсатора на большое расстояние, а нижний проводник заменим землей, то получим передающую и приемную антенны. Когда электроны движутся к левой пластине (условно), то они изучают фотоны. Если антенна, данная обкладка конденсатора, выполнена в виде штыря, то получается круговая диаграмма излучения. Примерно так (верхний рисунок Рис.6):
При движении тока проводимости в антенне в одну сторону, электроны излучают фотоны в виде кольца. При движении электронов в противоположном направлении они поглощают фотоны, поставляемые из источника тока. Так электроны, двигаясь в одном направлении, разгружаются от фотонов, а при обратном движении поглощают фотоны, загружаясь ими. В общем энергия перекачивается антенной, ровно так как поршневой насос перекачивает бензин. Так фотоны образуются в волну. Длина волны равна λ. Участки волны 1 и 2 могут быть в любом соотношении, что зависит от способа генерации.
А если антенна выполнена в виде какой-нибудь другой конструкции, например, в виде лесенки (нижний рисунок), то получим другую форму излучения с более направленным распространением энергии. Штыревые антенны мы видим на каждом автомобиле, приемнике и так далее. А лестничные типы антенн часто виднелись на крышах домов.
Наиболее узким лучом излучения обладают параболические антенны. Они бывают громадных размеров для исследования космоса, и более мелкие для телевидения и связи. Такие передающие антенны излучают очень узкие лучи, у них более компактные фотоны, как показано на этом рисунке 7:
Конечно и в этом случае есть задние и боковые лучи, но они пренебрежительно малы. Свет этих лучей, как и свет обычного фонарика, не виден со стороны.
И в этом случае говорить о волновой структуре излучения уже не приходится. Здесь подходит больше понятие корпускулярного излучения, что и есть на самом деле. Такое возможно если фотоны будут представлены в таком виде, как это описано в статьях
“Квант, из чего он состоит”, “Квант энергии, как устроен и как движется” и “Фотон”.