Почему не излучает и не падает на ядро орбитальный электрон? Печать
Научные статьи - Фотоны, волны де Бройля, атом, векторный потенциал

В. В. Мантуров

 

Почему не излучает и не падает на ядро орбитальный электрон?

 

1. Известно, что электрон, движущийся в вакууме с постоянной скоростью, не излучает. Обычно в этом случае добавляют, что он движется прямолинейно. Но это – не условие, чтобы электрон не излучал. Это – факт, который выдают за условие. Электрон, попавший в однородное поперечное магнитное поле (стационарный случай), движется по окружности и тоже не излучает (в вакууме). Синхротронное излучение происходит вследствие того, что релятивистские электроны влетают в сильное магнитное поле и еще по инерции сопротивляются его действию, резкому изменению прежней траектории. А волны де Бройля (ВДБ), с которыми электроны попали в это поле, вследствие этого не в состоянии удержаться на электроне и покидают его в силу инерции. В атоме водорода (далее: атом) ядро и орбитальный электрон выступают как независимые друг от друга объекты. Причем электрон еще до захвата его ядром уже обладал волной де Бройля. И теперь они, электрон и волна де Бройля, выступают как одно целое и потому не зависимы от ядра. Связаны они лишь кулоновскими силами.

2. Представление о неизбежности излучения электронов в результате его вращения по орбите сложилось в результате ложной интерпретации механизма излучения атомом. Это тот случай, когда атом рассматривают в качестве осциллятора. Изображают атом при этом так, что электрон, якобы, совершает гармонические колебания, например, от верхней точки орбиты к нижней и наоборот. Да, это похоже на гармоническое колебание, но оно не является таковым. И теория гармонических колебаний в действительности не применима к излучениям атома, так как она искажает сущность и механизм излучений атома. Излучаемые атомом кванты света не являются ни гармониками, ни цугами, ни пакетами волн. Хотя теория колебаний и описывает их как гармонические колебания, но сама и терпит от этого неудобства. Квант света и гармонический осциллятор – нонсенс [М. Борн]. Фотоны – продукты излучений, как правило, атомов. Фотоны – корпускулы в виде тороидов. Это солитоны. Они содержат по одному кванту магнитного потока, как и волны де Бройля. Фотон это волна де Бройля, покинутая электроном или покинувшая его.

3. Для теоретического обоснования воспользуемся ранее выведенным нами [] соотношением

A = (mc/e) v, (1)

Где Aвекторный потенциал, vскорость электрона, а m и e – его масса и заряд, с – скорость света. Эта математически выраженная корпускулярно-электронная связь была применена нами к теориям атома водорода и волны де Бройля. Определимся, почему электрон на орбите не излучает? Причем мы не называем ее стационарной. Это сделал Н. Бор и без достаточных тогда оснований. Поэтому он представил свои интуитивные идеи в качестве постулат. Они оказались очень продуктивными, но в силу сложившихся в то время представлений были встречены в штыки. Электрон вращается, значит подвержен центростремительному ускорению. Согласно классической электродинамики, электрон, движущийся с ускорением, обязан излучать непрерывно и упасть на ядро за 10-11 с. А электрон и не излучает без нужды и не падает на ядро!!!???


 

Электрон на орбите находится в состоянии, когда выполняются условия: R = const, v = const. Они обеспечены уравнением

mv2 / R = mv۠ = e2 / R2 (2)

Н. Бор воспользовался открытием М. Планка и добавил условие квантованности

mvR = ħn (3)

Решая эту систему уравнений (2) и(3), легко найти скорость электрона на орбите и радиус орбиты. Они оказались квантованными величинами, поэтому их (орбиты) назвали стационарными.

Но равенство (2) центробежных и кулоновских сил выполняется на любой орбите. Им все равно, какая это R орбита. А правило квантования было угадано Н. Бором. Поэтому де Бройль и пришел на помощь теории Н. Бора. На каждой орбите должно укладываться целое число волн де Бройля λ, чтобы они выполняли там роль стоячих волн, так как стоячие волны – залог стабильности.

λk = Rn , (4)

где λ = h / mv. (5) В те времена не были определены значения k и n и их отношение друг к другу.

Условие де Бройля нами было усилено:

2π RnAn = λAn = (ch / e)n, (6)

где

An = mec / ħn ,

которое легко получить подстановкой (1) в известное со времен Н. Бора

vn = e2 / ħn ,

о котором упоминалось выше.

Справа в (6) записан один (в скобках) квант магнитного потока. А левее его равные по величине циркуляции векторного потенциала A как по окружности орбиты радиуса Rn, так и по волне де Бройля λ. Это отвечает и волне де Бройля (ВДБ), которая «сидит» теперь и на свободном электроне и на орбитальном при n = 1. Это значит, что и число квантов магнитного потока в атоме должно быть равно целому числу. Если определить длину ВДБ для свободно движущегося электрона, но с заданной скоростью, равной скорости электрона на нижней орбите ( n = 1) атома, то окажется, что у них одинаковы по величине длины поверхностных циркуляций векторного потенциала = длине волны и фотона и ВДБ. Отсюда следует, что k = n. Поэтому (3) примет вид

R = λ n

То же самое относится и к (6).

Докажем, что при R = const и A = const. Это так на основании (1), так как v = const (по условию). Это значит, что все три составные части равенства (6) равноправны. Поэтому, и исходя из (5), приходим к выводу, что и λ = const, т.е. не излучает электрон, находясь на стационарной орбите, а она задана (2). Не излучает, потому и не падает на ядро.