محاسبه نیروی فوتون رشته‌ای و مدت‌زمان انتقال تکانه آن
طریقه محاسبه و مقدار نیروی فوتون ذره‌ای توسط انجمن فیزیک آمریکا، طبق
سند زیر ارائه شده است:
منبع :
http://flux.aps.org/meetings/YR04/DAMOP04/baps/abs/G120102.html
اینک روش پیشنهادی ما برای محاسبه
نیروی فوتون رشته‌ای و پیداکردن رابطه آن با بَسامد موج الکترومغناطیسی
از قرار زیر است:
همان‌طور که می‌دانیم انرژی برابر حاصل‌ضرب نیرو در مسافت است یعنی:
E
انرژی، F نیرو و d مسافت است. همان‌طور که می‌دانیم انرژی کل فوتون یا
کوانتوم موج الکترومغناطیس از رابطه معروف پلانک به دست می‌آید یعنی:
Ep
انرژی فوتون، h ثابت پلانک و f بَسامد موج الکترومغناطیس است. به شکل
زیر توجه کنید:
طرح
معادلات برای محاسبه نیروی فوتون رشته‌ای، در مرحله اول می‌تواند چنین
به نظر برسد که:
Eλ
انرژی هر سیکل موج برابر h ثابت پلانک، λ طول‌موج، Fp نیروی فوتون
رشته‌ای، Pp تکانه (اندازه حرکت) فوتون است. همان‌طور که در مبحث
فوتون ذره‌ای یا رشته‌ای، فوتون یک‌ثانیه‌ای،
اتو ثانیه‌ای یا چندثانیه‌ای، کوانتیده
شدن انرژی در هم بافته فضا - زمان
گفته شد، فوتون یک‌رشته کوانتومی به تعداد f طول‌موج λ است که
می‌تواند تکانه و انرژی کل خود را یکجا و یکباره به مانع یا تراز اتم،
منتقل و یا القا کند. پس معادلات درست به‌صورت زیر طرح خواهند شد:
و
این همان نتیجه به‌دست‌آمده قبلی، ارائه شده توسط انجمن فیزیک
امریکاست. منتها با راهکاری جدید همچنین روشن و ساده‌تر که ثابت می‌کند
فوتون و یا کوانتوم انرژی الکترومغناطیسی به‌صورت رشته‌ای از
طول‌موج‌ها به تعداد بَسامد موج است، یعنی همان مطالبی که در مبحث
فوتون ذره‌ای یا رشته‌ای، فوتون یک‌ثانیه‌ای،
اتو ثانیه‌ای یا چندثانیه‌ای، کوانتیده
شدن انرژی در هم بافته فضا - زمان ارائه شد و این
نکته مهم که فوتون حامل نیروی میدان الکترومغناطیسی نیست، بلکه حامل
نیرو و انرژی نوسان میدان الکترومغناطیسی متناوب و یا متغیر است. برای
اینکه میدان ساکن و بدون نوسان، هیچ‌گونه تابشی به‌صورت امواج یا فوتون
نخواهد داشت، و باتوجه‌به معادلات مربوط به جرم، انرژی، تکانه و نیروی
فوتون، در صورت صفر بودن بَسامد موج الکترومغناطیس، تمامی مولفه‌های
فیزیکی فوتون صفر خواهد بود و به زبان ساده، کوانتومی وجود نخواهد
داشت. برای نیروی فوتون رشته‌ای می‌توان به این نتیجه‌گیری کلی
دست‌یافت:
c
سرعت نور و mp جرم فوتون است. علت
زیاد بودن نیروی فوتون این است که فوتون رشته‌ای می‌تواند در مدت‌زمان
بسیار کوتاهی تکانه یا انرژی خود را به مانع یا تراز انتقال و یا القا
کند. این مدت‌زمان، معادل مدت‌زمان نوسان یک سیکل موج الکترومغناطیس
است یعنی:
Δt
مدت‌زمان انتقال
تکانه فوتون رشته‌ای است. باتوجه‌به اینکه رابطه نیرو و تکانه از قرار
زیر است:
ΔP
مقدار
تکانه انتقال‌یافته است. رابطه نیرو و تکانه فوتون رشته‌ای ازاین‌قرار
خواهد بود:
ΔPp
مقدار تکانه
فوتون انتقال‌یافته است و اگر تمام تکانه فوتون رشته‌ای انتقال یابد،
مسلماً به همان نتایج قبلی خواهیم رسید:
در
واقع نیروی فوتون رشته‌ای با مربع بَسامد موج الکترومغناطیس رابطه
مستقیم دارد.
نمودار بَسامد و انرژی فوتون رشته‌ای
نمودار بَسامد و تکانه فوتون رشته‌ای
نمودار بَسامد و نیروی فوتون رشته‌ای
محمدرضا طباطبايي 17/2/88
http://www.ki2100.com
