Гравитация и эфир

прямо пропорциональна этому заряду (что естественно и очевидно);

обратно пропорциональна первой степени (линейной) удалённости точки положения электрона от ядра (к чему мы стремились);

обратно пропорциональна электрической ёмкости между точкой (заряда-ядра) и окружностью той орбиты, на которой находится электрон на удалении

от ядра.

То есть чем больше ёмкость того местоположения, по которому может «растекаться» заряд (электрон на линии – дуге окружности), тем меньше напряжённость поля Е на этой дуге окружности. Всё соответствует физике электрических величин и электрических процессов внутри атома.

Ещё раз. Конструкцию атома можно представить в виде электрического конденсатора, состоящего из двух «обкладок». Первая обкладка – точечная; там на ней находится положительный заряд ядра атома (протон – как единичный положительный заряд

). Вторая обкладка «конденсатора» – это дуга-окружность атомной орбиты, куда «притёк» на эту обкладку заряд электрона

, равный по величине, но противоположный по знаку заряду ядра. Можно даже сказать, что поскольку на первой обкладке оказался положительный заряд, то на второй обкладке (на дуге окружности) «навёлся» такой же по величине, но отрицательный заряд в виде заряда единичного электрона.

Электроёмкость в электростатике характеризует способность проводника (у нас – дуги окружности) накапливать заряд. Если бы на «проводник»-орбиту можно было бы поместить заряд 1 Кл, и этот заряд на дуге-окружности орбиты создал бы потенциал 1 В, то электроёмкость проводника («конденсатора»-орбиты) была бы равна 1 Ф (один фарад):

Вспомним ещё раз – что такое потенциал. Потенциалом точки (орбиты) электростатического поля называется отношение потенциальной энергии заряда, помещённого в данную точку, к этому заряду:

То есть потенциал равен той энергии

, которая была затрачена на перетаскивание (перемещение) заряда

 из бесконечности в данную точку (на орбиту). Деление этой энергии на заряд

– это просто нормировка затраченной энергии к величине «перетащенного» заряда (у нас заряд – единичный

).

То есть когда мы перетаскиваем на орбиту заряд

, то этот заряд создаёт вокруг себя (вокруг «проводника»-орбиты) электрическое поле. И это поле обладает потенциалом, который можно измерить. Если мы на перетаскивание затратили энергию в «один электронвольт» (эВ), то поле будет обладать потенциалом в «один вольт»:

Так в электростатике определяется классически величина «один вольт». Если бы на эту же орбиту можно было бы поместить ещё один такой же заряд

, то поле этой орбиты обладало бы потенциалом

2 вольта.

Ёмкость же «обкладки»-орбиты не зависит от величины заряда, размещаемого на обкладке:

Ёмкость определяется только конструкцией «конденсатора» (атома) и размерами его обкладок (размерами орбиты). Так, первая боровская орбита обладает ёмкостью, которую мы уже вычисляли:

Ещё раз заметим, что если мы захотим на каком-то конденсаторе (на какой-то, допустим, проводящей сфере) разместить заряд 1 Кл, который может равномерно растекаться по этой сфере, и потребуем, чтобы потенциал поля этого конденсатора (этой сферы) составлял бы всего 1 вольт, то нам потребовалась бы сфера ёмкостью 1 фарад. Это – гигантская сфера, потому что, к примеру, сфера поверхности планеты Земля обладает ёмкостью всего лишь 708 мкФ (меньше одного миллифарада).

Когда же мы внутри атома изучаем механическое движение электрона в электростатическом поле, то источником этого поля является единичный положительный заряд протона. Под каким потенциалом находится электрон на первой боровской орбите? Отвечать на такой вопрос надо предельно аккуратно. Физики и химики измерили величину энергии ионизации атома водорода из состояния основной атомной орбиты (при комнатной температуре атома):

При этом над орбитальным электроном была совершена работа А («работа выхода»). Можно считать, что тот потенциал поля, под которым на этой орбите находился электрон, превратился теперь для свободного электрона в почти нулевой потенциал – как в потенциал заряда, очень далеко удалённого (через много-много орбит) от заряда ядра. Но полная энергия электрона (атома) на орбите имела величину:

Кинетическая энергия электрона первой орбиты является базовой величиной и равна «плюс 13,6 эВ». Следовательно, потенциальной энергией электрона на орбите (энергией атома) была следующая:

Энергия ионизации равна работе внешних сил против силы поля ядра (отрицательный заряд не приближается к ядру с помощью «положительной», в таком случае, работы поля ядра, но он удаляется от плюса ядра сторонними силами, совершающими «отрицательную» работу). Поэтому:

эВ.

Ранее мы уже приводили подобную энергетическую диаграмму (рис. 21.4 и 21.7), подтверждающую эти последние цифры.

По определению, разность потенциалов (напряжение) между двумя «точками» поля (ядра) равна отношению работы поля при перемещении положительного заряда из начальной точки в конечную к величине этого заряда:

Но работа А (по определению) равна изменению потенциальной энергии, взятому с обратным знаком:

В результате величина

– отрицательный потенциал.

Действительно, «отрицательная обкладка конденсатора» (орбита) заряжена (электроном на ней) отрицательно. Таким образом, начальным потенциалом

(орбита) является величина:

Конечный потенциал

Поэтому первая атомная орбита находится под отрицательным напряжением величиной:

Другая «обкладка» атомного конденсатора (протон) заряжена положительным напряжением

по отношению к первой орбите с отрицательным на ней электроном.

Поскольку под зарядом любого конденсатора понимается модуль заряда одной из его обкладок, а мы в атомных переходах оперируем лишь с переходами отрицательного электрона, то всегда будем считать, что наш конденсатор заряжен отрицательным зарядом (электрона) до отрицательного потенциала атомной орбиты.

По мере возбуждения атома, когда электрон будет переходить на всё более высокие (всё более удалённые от протона) орбиты, «атомный конденсатор», хотя и не будет разряжаться (на «верхней» обкладке будет кружить всё тот же электрон), но напряжённость поля между обкладками (а следовательно, на орбите) будет уменьшаться, поскольку будет возрастать ёмкость конденсатора из-за увеличения размеров его «электронной» обкладки:

и тогда напряжённость

Вычислим теперь величину напряжённости того поля (протона), которая действует на электрон на уровне его первой орбиты:

Сейчас мы слегка отвлечёмся от темы в сторону электротехники. Обратим внимание школьника на то, что величина такой напряжённости – абсолютно гигантская для нашего макро-мира привычных нам предметов:

То есть эта напряжённость поля в миллион раз больше, чем та напряжённость, которая наблюдается между проводами и землёй в знаменитых высоковольтных линиях передач, протянувшихся через всю нашу страну под названием ЛЭП-500. В этих линиях провода находятся под напряжением 500 кВ (пятьсот киловольт или пятьсот тысяч вольт). Такую линию, содержащую 3 мощных провода (трёх-фазное напряжение), держат металлические опоры высотой 30 метров. Сечение каждого провода – 400

(2х2 см). По каждому проводу протекает ток порядка 600 А (1,5 А на каждый 1

). Провода изолируют от металлических опор стеклянными гирляндами длиной до 5-ти метров – каждая. Расстояния между каждым из 3-х проводов – более метра. Но и при таком расстоянии слышен характерный «треск», особенно усиливающийся во влажную погоду. Это «трещат» микро-воздушные разряды тока между проводами и влажным воздухом. Если бы расстояния между проводами были единицами сантиметров, то разряды были бы постоянными и высоко токовыми. То есть воздух уже не выдерживал бы напряжения между проводами порядка 500 киловольт.

Но внутри атома напряжение между электроном первой орбиты и протоном ядра (разнесёнными на расстояние

) в миллион раз выше, чем напряжение в ЛЭП-500 между проводами, разнесёнными на метр (на самом деле мгновенные напряжения между фазными проводами чуть меньше номинала 500 кВ, но не в разы меньше, но лишь на проценты величины номинала). Почему же в атоме нет никаких пробоев, при столь малых расстояниях между зарядами, между которыми на этих малых расстояниях действуют гигантские напряжённости поля? Потому что в атоме между зарядами нет никакого «воздуха», состоящего из самих атомов, но есть лишь вакуум-эфир, а сами заряды не падают друг на друга (то есть не превращаются в «токи», выражаясь макро-языком электротехники) не потому, что они не подчинены законам электростатики, но потому, что одновременно подчинены законам механики, которые совместно с квантовой физикой (как «родителем» электростатики) являют нам резонансную систему, работающую по законам классической физики.

Оценим теперь порядок внутриатомных напряжённостей другим способом. Ещё раз вспомним, что потенциалом точки электростатического поля называется отношение потенциальной энергии заряда, помещённого в данную точку, к этому заряду:

Значения потенциальных энергий для первой и второй орбит (в абсолютных величинах): 27,2 эВ и 16,34 эВ. Потенциалы же этих орбит: 27,2 В и 16,34 В. Разность потенциалов между орбитами:

Напряжённость поля между 1-ой и 2-ой орбитами:

Мы получили среднее значение напряжённости между 1-ой и 2-ой орбитами

которое оказалось, естественно, меньшим напряжённости уровня первой орбиты, расположенной ближе к источнику поля – протону:

что соответствует физике поля ядра атома.

Однако вернёмся к проблеме наших разногласий с физиками, по поводу действительного распределения поля в атоме по мере удаления электрона по возрастающим номерам орбит.

* * *

Сейчас перейдём к конкретным цифрам. Начнём с расчёта потенциалов и энергий первой боровской орбиты, но будем оперировать не теорией квантовой механики, но классикой физики. Сначала – предварительное замечание. Поскольку в теории квантовой механики физики отошли от внутриатомных полей и потенциалов, но ограничились лишь энергиями переходов между стационарными атомными орбитами, то в своей литературе (как и во всех учебниках физики) они используют обозначение энергии буквой «Е». Но в классике этой же буквой обозначают напряжённость электрического поля. Поэтому мы, в классической физике, оставим это обозначение для напряжённости поля. Энергию же (как кинетическую, так и потенциальную) будем обозначать (только в этом разделе наших исследований) буквами

,

, … (потенциальные энергии уровней орбит) и

,

, … (кинетические энергии электронов на соответствующих орбитах).

Итак, открывая любой учебник физики, с приведённой там диаграммой уровней энергии, например, атома водорода, мы обязательно найдём в качестве одной из энергий, выраженной в нанометрах наблюдаемой спектроскопистами линии, величину

Это основная спектральная линия, излучаемая возбуждённым атомом при переходе его электрона со второй орбиты на первую. В теории Бора уровень первой орбиты –

уровень второй орбиты –

Поэтому разность этих уровней –

или

Далее по формуле Планка находим частоту, излучаемую атомом при переходе 2–1:

Длина волны излучаемого фотона:

Так думают физики, вот уже 100 лет подряд уверенные в том, что такую длину волны излучает атом водорода при переходе в нём электрона с орбиты 2 на орбиту 1. Эта длина волны относится к серии Лаймана.

Однако мы утверждаем, что в конкретном единичном атоме не найдётся такой энергии (10,2 эВ), которой будет соответствовать длина волны излучённого фотона 121,553 нм, но найдётся только половинка энергии (5,1 эВ) – как вдвое меньшая планковская «порция энергии», которая, следовательно, могла бы дать вдвое меньшую частоту излучаемого фотона и вдвое большую длину его волны 243,106 нм. Однако спектроскописты не видят у атома водорода такой линии излучённого им спектра, но видят всё ту же линию 121,553 нм. Почему? Мы ответим сейчас на этот вопрос (по его физике), хотя этот ответ пока не будет для многих убедительным. Дело в том, что переход 2–1 с его энергией 5,1 эВ (а именно эта дельта энергии существует в реальном атоме, о чём мы утверждаем) происходит в «нижних» полях атомного ядра, ближних к ядру. В этих полях напряжённость поля значительно (в несколько раз) больше, чем те уровни напряжённости, которые были бы в атоме, если бы там существовал переход 2–1 с дельтой энергии 10,2 эВ. Большая часть такого последнего перехода происходила бы в более «верхних», более далёких от ядра полях, а следовательно, в более слабых.

И вот далее мы делаем фундаментальное утверждение для теории атома:

чем дальше от атомного ядра происходит переход электрона с орбиты на орбиту, тем медленнее, тем более плавно происходит этот переход. То есть тем медленнее успокаивается атом в его этом переходном процессе, выдавая для спектроскопистов большую длину волны фотона, излучаемого в этом переходе. Поэтому, возвращаясь к нашим цифрам, мы можем сказать, что переход с энергией 5,1 эВ, но происходящий в высоких полях напряжённости, ближних к ядру, может происходить так же быстро, как переход 10,2 эВ (если бы такой был в реальном атоме), но который происходит большую часть его времени в более слабых напряжённостях более дальних от ядра полей.

Однако сейчас мы прервёмся в подобных объяснениях для того, чтобы заполнить необходимую для дальнейших наших исследований таблицу соответствия номеров орбит атома, напряжённостей полей на уровнях этих орбит и полных энергий, соответствующих этим орбитам.

Дадим пример методики заполнения этой таблицы (таблица 21.1). Радиусы всех орбит находим по нашей формуле равномерного распределения орбит с шагом длины волны кванта эфира лёгкого слоя электромагнитного вакуума Метагалактики:

Формула для радиусов орбит:

Так, радиус первой орбиты:

Радиус второй орбиты:

и так далее – для следующих орбит.

Затем вычисляем значения напряжённостей поля на уровнях орбит по нашей формуле (повторим её здесь для первой орбиты:

В следующем столбце таблицы вычислены потенциальные энергии атомной системы для уровней орбит по классической формуле:

Здесь e – это заряд электрона, перемещаемый в поле протона (Е); вообще говоря – из бесконечности (как из точки нулевого потенциала поля протона) в точку нахождения электрона (на какую-то атомную орбиту). Но уточним – чем является здесь расстояние d для нашего случая «атомного конденсатора». Вспомним, что потенциальную энергию атомной системы в основном состоянии атома (для уровня первой электронной орбиты) мы уже находили, отталкиваясь от практического значения энергии ионизации 13,6 эВ. Для сдвинутой «вниз» энергетической шкалы с нулевым уровнем энергии, соответствующим удалению электрона на бесконечность, то есть уровню свободного от атома электрона, уровень потенциальной энергии атома оказывался вдвое меньшим полной энергии атома (–13,6 эВ) и составлял величину

При этом тем потенциалом, под которым находился электрон первой орбиты, был потенциал (–27,2 В). Проверяем:

если потенциал поля первой орбиты равен (–27,2 В), то потенциальная энергия атомной системы с электроном в ней на первой орбите равна –

Но тогда то расстояние d, на которое был перемещён заряд электрона для того, чтобы поместить его в потенциал (–27,2 В), определится следующим образом:

это радиус удаления первой орбиты от протона – как источника поля «атомного конденсатора». То есть если одна «обкладка конденсатора» у нас заряжена положительно (протон – источник поля), то вторая обкладка заряжается отрицательно (отрицательный электрон с зарядом

и уровнем напряжённости орбиты – E, отнесённой от источника поля на расстояние d).

Однако далее мы вправе выбрать уровень напряжённости поля первой орбиты

за тот начальный, от которого затем, по мере удаления от ядра на уровни следующих орбит, напряжённость поля будет убывать в соответствии с множителем удаления –

(функция гиперболы).

Здесь сделаем важное замечание. Классический пример конденсатора – это конденсатор с параллельными друг другу обкладками равной площади. Существенно то, что поле E внутри такого конденсатора – однородное. И поэтому в нём электрическое поле E при перемещении заряда (у нас – электрона) совершает работу:

Причём эта работа электростатической силы в консервативной потенциальной системе, во-первых, не зависит от формы траектории перемещаемого заряда, во-вторых (по определению) равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:

В нашем же «атомном конденсаторе» поле Е – неоднородно и изменяется по закону

Следовательно, выбирая за точку отсчёта поля его уровень на первой орбите

, мы можем записать:

с ростом номера орбиты n.

Но потенциальная энергия системы

в поле источника изменяется в зависимости от

– как от расстояния точки нулевого потенциала (бесконечность) до точки «около источника поля», при том, что поле E в формуле для потенциальной энергии

однородно, то есть неизменно вдоль каждой силовой линии. То есть для того чтобы воспользоваться формулой, связывающей потенциальную энергию

, поле E и расстояние d, нам надо как бы выровнять наше неоднородное поле и сделать его как бы (по исходной формуле для потенциальной энергии плоского конденсатора) однородным, то есть таким, когда заряд, удаляясь от источника поля (от положительной обкладки конденсатора), двигался бы по одной и той же неизменной силовой линии поля, не убывающей по закону

, но остающейся неизменной по силе её воздействия на заряд (электрон).