Количество электричества в фотонах.
Чтобы осмыслить суть происходящих процессов и понять смысл зарядов, необходимо было определиться в единицах измерения значений некоторых физических величин в трёх основных характеристиках природы: - пространстве, времени, и массе. Это сделано конкретно для системы измерений СИ, Мы ограничимся четырьмя основными единицами измерения, которые нами в этой статье используются:
- длина (метр); 1 (м)
- масса (килограмм); 1 (кг)
- время (секунда); 1 (с)
- электрический ток (ампер); 1 (А)
Куло́н, единица электрического заряда (количества электричества) в Международной системе единиц СИ (SI). Обозначение: русское – Кл, международное – С. Названа в честь Ш. Кулона. 1 Кл равен электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника при постоянном токе силой 1 А за 1 с; 1 Кл = 1 А⋅с.
Ампер, по состоянию при пересмотре СИ 2019 года, ампер определяется путем установления элементарного заряда e (электрона) равным в точности 1,602176634*10-19е Кл, что означает, что ампер - это электрический ток, эквивалентный 10^19 элементарных зарядов, движущихся каждые 1,602176634 секунды или 6,241509074*10+18e элементарных зарядов движущихся за секунду. До пересмотра определения ампер в соответствии с законом Ампера определялся как сила тока, проходящего через две параллельные проволоки огромной длины, расположенные на расстоянии 1 метра друг от друга, которая создаёт магнитную силу 2×10−7е ньютона на единицу длины.
1А=2*10-7е (н)=2*10-7е (кг*м/с^2) (1)
Электрический заряд:
1Кл= 1А* t = 2 *10-7е (кг*м/с^2 * с) = 2*10-7е (кг*м/с) (2)
Из обозначений в основных единицах измерения заряда в системе СИ, очевидно, что электрический заряд есть импульс – (p=m*v кг*м/с). Поскольку любой импульс имеет направление то, как следует из Механики, он является вектором. Вектор всегда имеет определённую величину и направление. Поскольку заряд создаёт силы электрического поля, то в его основе лежит скрытая энергия. (Также как её имеет масса объекта).
Можно также сказать однозначно, что электрический заряд – не имеет массы. Это очень увязывается с тем, что есть возможность представить порцию некоторого количества электричества к существованию отдельно от инертной массы. Кстати уравнения Максвелла подтверждают существование электричества отдельно от источника, обладающего инертной массой. Это согласуется с тем, что в электромагнитном излучении электрические и магнитные составляющие существуют на равных правах и уходят далеко от источника, являющегося носителем инертной массы, Это образование (объект) вполне подходит под описание фотона.
Заряд электрона: qе = 1.6021892*10-19е (Кл) (3)
Подставив значение кулона - 1Кл = 2*10-7е (кг*м / с)
получим заряд электрона – электрический импульс электрона в основных единицах СИ:
Рqе = 3,2043784*10-26е (кг*м/с)
В физике соотношение энергии и импульса, или релятивистское дисперсионное соотношение, — это релятивистское уравнение, связывающее полную энергию (которая также называется релятивистской энергией) с инвариантной массой (которая также называется массой покоя) и импульсом. Это расширение принципа эквивалентности массы и энергии для тел или систем с ненулевым импульсом.
Это можно сформулировать следующим образом:
E2 = (p*c)^2 + m0*c^2
Если объект не имеет массы, (как например для фотона), то уравнение для энергии упрощается до
E = p*c
или в наших обозначениях для электрического заряда электрона энергия будет:
Еqe = Рqе * c, где с – скорость света
Еqe = Рqе * c= 3,2043784 * 10-26e * 299792458 (кг*м/сек*м/сек).
Значение скрытой энергии электрона, за счет имеющегося электрического заряда электрона:
Еqe = 9.60648476*10-18e (кг*м^2 /с^2) или
Еqe = 9.60648476*10-18e (Дж)
Мы теперь имеем возможность вычислить эквивалент для пересчета количества электричества в скрытую энергию, имея то и другое для электрона. Для объектов не имеющих инертной массы – это единственный вид энергии. Фотоны, как и любое электромагнитное излучение имеет чисто электрическую природу, а поэтому вся энергия этого излучения представляет видимо эту «скрытую» энергию. Это очень удобно, чтобы рассчитывать количество электричества, которое переносит каждый фотон. Это получено, исходя из электрического заряда электрона и «скрытой» энергии, которая в электроне обеспечивается наличием электрического заряда электрона (количества электричества).
Энергетический эквивалент количества электричества:
Аq = Eqe/qe = 9.60648476 * 10-18e / 1.6021892 * 10-19e (Дж/Кл)
Aq = 59.95849154 (Дж/Кл)
Фотон, не имея инертной массы, имеет только электрическую энергию. Эта энергия для фотона зеленого цвета вычисляется по значениям физических характеристик фотона и составляет примерно 3,47*10-19е (Дж). Делим это количество энергии на Aq получим примерное количество электричества в одном фотоне зеленого цвета = 5,78*10-21е (Кл), что в 27,68 раз меньше чем в заряде электрона.
Для одного из значений спектра гамма излучения расчетное количество электричества будет 3.26438*10-17e(Кл). Здесь количество электричества уже будет превышать значение заряда электрона.
Это уже интересно, что как по мере возрастания количества электричества в фотоне излучения меняются свойства объекта, принимающего фотон (допустим для электрона, протона) принимающего этот фотон. Но это будет дальше...