محاسبه نيروي فوتون رشته اي و مدت زمان انتقال تكانه آن

[saman_1810]

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 :

منبع :
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 :

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

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

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

Eλ انرژي هر سيكل موج برابر h ثابت پلانك ، λ طول موج ، Fp نيروي فوتون رشته اي ، 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 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 :

و اين همان نتيجه بدست آمده قبلي ، ارايه شده توسط انجمن فيزيك امريكاست منتها با راهكاري جديد همچنين 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 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 :

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 :

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

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

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

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

نمودار فركانس و انرژي فوتون رشته اي

نمودار فركانس و تكانه فوتون رشته اي

نمودار فركانس و نيروي فوتون رشته اي

نویسنده : محمدرضا طباطبايي

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