محاسبه نيروي فوتون رشته اي و مدت زمان انتقال تكانه آن

[MRT]

محاسبه نيروي فوتون رشته اي و مدت زمان انتقال تكانه آن










طريقه محاسبه و مقدار نيروي فوتون ذره اي توسط انجمن فيزيك آمريكا ، طبق سند زير ارايه شده است :






http://ki2100.com/images/physics/photon_force/A10206.gif


منبع :
http://flux.aps.org/meetings/YR04/DAMOP04/baps/abs/G120102.html (http://flux.aps.org/meetings/YR04/DAMOP04/baps/abs/G120102.html)








اينك روش پيشنهادي ما براي محاسبه نيروي فوتون رشته اي و پيدا كردن رابطه آن با فركانس موج الكترومغناطيسي از قرار زير است :







همانطور كه مي‌دانيم انرژي برابر حاصل ضرب نيرو در مسافت است يعني :




http://ki2100.com/images/physics/photon_force/1.gif




E انرژي ، F نيرو و d مسافت است . همانطور كه مي‌دانيم انرژي كل فوتون يا كوانتوم موج الكترومغناطيس از رابطه معروف پلانك بدست مي‌آيد يعني :





http://ki2100.com/images/physics/photon_force/2.gif




Ep انرژي فوتون ، h ثابت پلانك و f فركانس موج الكترومغناطيس است . به شكل زير توجه كنيد :






http://ki2100.com/images/physics/photon_t/4.gif





طرح معادلات براي محاسبه نيروي فوتون ، در مرحله اول ميتواند چنين به نظر برسد كه :





http://ki2100.com/images/physics/photon_force/3.gif








Eλ انرژي هر سيكل موج برابر h ثابت پلانك ، λ طول موج ، Fp نيروي فوتون ، Pp تكانه ( اندازه حركت ) فوتون ميباشد . همانطور كه در مبحث فوتون ذره اي يا رشته اي ، فوتون يك ثانيه اي يا چند ثانيه اي ، كوانتيده شدن انرژي در همبافته فضا - زمان (http://ki2100.com/physics/Photon_P_t.htm) گفته شد ، فوتون يك رشته كوانتومي به تعداد f طول موج λ است كه ميتواند تكانه و انرژي كل خود را يكجا و يكباره به مانع يا تراز ، منتقل و يا القا كند . پس معادلات درست به صورت زير طرح خواهند شد :








http://ki2100.com/images/physics/photon_force/4.gif






و اين همان نتيجه بدست آمده قبلي ، ارايه شده توسط انجمن فيزيك امريكاست منتها با راهكاري جديد ، روشن و ساده‌تر كه ثابت مي‌كند فوتون و يا كوانتوم انرژي الكترومغناطيسي به صورت رشته اي از طول موجها به تعداد فركانس موج است ، يعني همان مطالبي كه در مبحث فوتون ذره اي يا رشته اي ، فوتون يك ثانيه اي يا چند ثانيه اي ، كوانتيده شدن انرژي در همبافته فضا - زمان (http://ki2100.com/physics/Photon_P_t.htm) ارايه شد و اين نكته مهم كه فوتون حامل نيروي ميدان الكترومغناطيسي نيست ، بلكه حامل نيرو و انرژي نوسان ميدان الكترومغناطيسي متناوب و يا متغير است . براي اينكه ميدان ساكن و بدون نوسان ، هيچگونه تابشي به صورت امواج يا فوتون نخواهد داشت ، و با توجه به معادلات مربوط به جرم ، انرژي ، تكانه و نيروي فوتون در صورت صفر بودن فركانس موج الكترومغناطيس ، تمامي مولفه هاي فيزيكي فوتون صفر خواهد بود و به زبان ساده ، كوانتومي وجود نخواهد داشت . براي نيروي فوتون رشته اي ميتوان به اين نتيجه گيري كلي دست يافت :





http://ki2100.com/images/physics/photon_force/5.gif







c سرعت نور و mp جرم فوتون ميباشد . علت زياد بودن نيروي فوتون اين است كه فوتون رشته‌اي ميتواند در مدت زمان بسيار كوتاهي تكانه خود را به مانع يا تراز انتقال و يا القا كند . اين مدت زمان ، معادل مدت زمان نوسان يك سيكل موج الكترومغناطيس است يعني :







http://ki2100.com/images/physics/photon_force/6.gif







Δt مدت زمان انتقال تكانه فوتون رشته اي است . با توجه به اينكه رابطه نيرو و تكانه از قرار زير است :






http://ki2100.com/images/physics/photon_force/7.gif






ΔP مقدار تكانه انتقال يافته است . رابطه نيرو و تكانه فوتون رشته اي از اين قرار خواهد بود :





http://ki2100.com/images/physics/photon_force/8.gif






ΔPp مقدار تكانه فوتون انتقال يافته است و اگر تمام تكانه فوتون رشته اي انتقال يابد ، مسلما به همان نتايج قبلي خواهيم رسيد :








http://ki2100.com/images/physics/photon_force/9.gif







در واقع نيروي فوتون رشته اي با مربع فركانس موج الكترومغناطيس رابطه مستقيم دارد .














نمودار فركانس و انرژي فوتون رشته اي


http://ki2100.com/images/physics/photon_force/10.gif













نمودار فركانس و تكانه فوتون رشته اي


http://ki2100.com/images/physics/photon_force/11.gif













نمودار فركانس و نيروي فوتون رشته اي


http://ki2100.com/images/physics/photon_force/12.gif










محمدرضا طباطبايي 17/2/88


منبع : http://ki2100.com/physics/photon_force.htm