Одиночный квант. Радиотехническое моделирование

Сообщение №55066 от LIW1949 08 июля 2008 г. 17:49
Тема: Одиночный квант. Радиотехническое моделирование

Некоторые восторженные почитатели учебника ландавшица чем-то напоминают мне умных малолетних детей. Те тоже, вроде бы, всё знают и всё понимают, а на горшок не просятся...

Начинаются никчемные при обсуждении этой проблематики беседы о тонкостях квантовой механики, резонёрские выпады...

Но разве квантовая механика по своему статусу выше теории спектров и сигналов, которая по логике вещей должна доминировать при таком рассмотрении?

Разве есть некий негласный запрет на рассмотрение одиночного кванта как сигнала, который мы уже давно умеем описывать и рассчитывать во всех отношениях без премудростей квантовой механики?

Нет такого запрета!

Так что есть смысл сразу брать быка за рога. То есть сразу приступить к радиотехническому моделированию излучения одиночного кванта. Для атомов, молекул и так далее...

Для моделирования нам понадобится виртуальный генератор цуга сигнала прямоугольной формы с синусоидальным заполнением. Ведь наш модельный эксперимент мысленный. Для него реальный генератор не нужен.

Роль виртуального генератора заключается в том, чтобы мобилизовать в памяти чистых теоретиков опыт соответствующих лабораторных работ по физике. Если таковые вообще входили в программу их подготовки...

А теперь необходимо добиться подобия между моделирующим и моделируемым сигналами в части зависимости энергии цуга от частоты заполнения.

Для этого нам придётся для начала наложить ограничение на вольт-секундную площадь (прямоугольной) огибающей цуга.

Она не должна меняться при изменении длительности огибающей радиосигнала. Иными словами, при уменьшении этой длительности нам придётся соответственно (во столько же раз) увеличивать амплитуду огибающей радиоимпульса.

В итоге энергия видеоимпульса при условии сохранения его вольт-секундной площади обратно пропорциональна его длительности и прямо пропорциональная эффективной ширине его спектра. (Квадратичная зависимость от амплитуды, линейная зависимость от длительности...)

Так что теперь нам остаётся всего лишь позаботиться о том, чтобы между эффективной шириной спектра видеоимпульса и частотой его синусоидального заполнения была установлена точно такая же математическая связь, как и между частотой и энергией моделируемого одиночного кванта излучения.

Для этого придётся зафиксировать отношение длительности видеоимпульса к квазипериоду его синусоидального высокочастотного заполнения. (Не исключено, что для разных диапазонов длительностей видеоимпульсов это соотношение может быть различным. Но об этом потом.)

Что же мы имеем в итоге такого моделирования? Да именно то, что нам было надо! То есть математическое подобие виртуальной технической модели и моделируемого объекта.

Проверим. Увеличивая частоту синусоидального заполнения видеоимпульса (при таких ограничениях), мы обязаны автоматически уменьшать его длительность, сохраняя неизменной его вольт-секундную площадь. Это автоматически влечёт за собой увеличение энергии как видеоимпульса, так и радиоимпульса. Причём, прямо пропорциональное частоте заполнения видеоимпульса.

Даже такая (сильно упрощённая модель) уже кое-что даёт в рамках границ своей применимости как потребителям знания физической науки, так и разработчикам физики. А теперь постараемся улучшить её.

Самые проницательные из моих читателей уже смекнули, что в этой модели мы ко всему прочему уже имеем и некий макроскопический модельный аналог постоянной планка, поскольку в ней тоже энергия цуга, (имитирующего квант), пропорциональная его частоте...

Но для того, чтобы толком использовать открывшиеся возможности моделирования роли постоянной планка при излучении одиночных квантов необходима догадка о её физической природе и её роли в интересующем процессе.

По своей размерности постоянная планка совпадает со спектральной плотностью энергии.
Само по себе это мало что значит, поскольку легко усмотреть, что численное значение постоянной планка явно не может совпадать с численным значением спектральной плотности энергии квантов электромагнитного излучения.
Но ведь оно может быть пропорционально ей! А рассмотренная нами модель позволяет легко усмотреть гипотетическую физическую природу коэффициента пропорциональности...

Рискнём предположить, что этот коэффициент представляет собой отношение частоты излучаемой спектральной линии к естественной ширине её спектра.

То есть постоянная планка, умноженная на этот коэффициент, даёт нам искомую спектральную плотность энергии излучаемых квантов. А частота спектральной линии излучаемого кванта, разделённая на тот же коэффициент, даёт нам естественную ширину её спектра.

При этом энергия излучаемого кванта может быть рассчитана по классическому соотношению теории спектров, (как произведение спектральной плотности энергии на эффективную ширину полосы спектральной линии).
Так что концы с концами мы успешно свели, да ещё и согласовав при этом математическую теорию спектров с физической квантовой механикой!

Однако я всё же не рискну привести здесь численное значение этого судьбоносного коэффициента, поспешно определённое по имеющимся эмпирическим данным.

Почему? Во-первых, потому, что столь серьёзные дела так вообще никогда не делаются. Это довольно серьёзная кропотливая работа... А во-вторых, потому, что это может быть не один коэффициент, а некий набор коэффициентов, каждый из которых имеет свои границы физической применимости.

То есть, мыслимо несколько диапазонов частот излучаемых квантов и несколько приписанных к ним различных по-своему численному значению коэффициентов такого рода.

Дело тут даже не в простой предосторожности и научной добросовестности. Просто слишком велик риск за одним деревом не узреть целого леса... А потом долго и горько раскаиваться в своей куриной слепоте!

К тому же, я убеждён в том, что число периодов частоты заполнения видеоимпульса при (крайне сомнительном для меня) гипотетическом свободном электромагнитном излучении в диапазоне СНЧ не может быть столь же велико, как при излучении в оптическом диапазоне. Какой же длительности должен быть тогда переходный процесс?!

На этом в данной статье пора ставить точку, оставив моим любознательным читателям интереснейшее домашнее задание.

Прежде всего, необходимо попытаться по всем правилам прописать то, что здесь было описано лишь интуитивно. (Начиная от сохранения вольт-секундной площади видеоимпульса огибающей кванта и кончая сохранением числа периодов синусоидального заполнения видеоимпульса в данном диапазоне.)

Скорее всего, с этим проблем не будет. Интуиция меня пока не подводила... Но если на этот раз она меня подвела, то кому-то придётся сначала меня интуитивно подправить, а уж потом проделать вышеупомянутую работу прописки (в духе ландавшица по всем канонам научной методологии).

Затем надлежит быстренько собрать то, что лежит явно на поверхности. Например, здесь рассматривался всего лишь простейший случай излучения одиночного кванта (фотона). Но есть ведь и серии излучения квантов - фотонов (Лаймана, Бальмера, Пашена, Брэкета, Пфунда)...

Вы уверены в том, что при этом мы не столкнёмся с эффектом параллельного излучения ортогональных сигналов в составе многоканального группового сигнала? (Нечто подобное связистам известно по системам типа "Кинеплекс" и МС-5.)

Вполне возможно, что именно ограничения ортогональности на заданном временном интервале и предопределяют длительность видеоимпульса огибающей радиоимпульса. (То есть длительность излучения кванта). Подумайте об этом...

Покончив с этим, можно смело приступать к выполнению регламентных работ, предписанных ТРИЗ и описанных в АРИЗ.

То есть к развитию идеи, восхождению от идеи к принципу, морфологическому анализу с целью поиска новых перспективных идей, методологическому осмыслению причин неожиданной удачи. Останавливаться на этом подробнее здесь и сейчас я не собираюсь. Читайте сами...

А, покончив и с этим, подумайте о том, насколько же вы отстали от тех, кто уже много лет назад всё это проделал! Крепко подумайте...


Отклики на это сообщение:

Сколько букв....
Вы тоже инженер?


Ну что дает эта модель? Давайте направим Вашу волну на границу раздела сред. Будет она вести себя как привычная волна? Очевидно, нет. Ну, можете еще костылей наставить, мол, делить волну нельзя и тд. Только зачем вся эта игра?


Никакой "моей волны" в этом топике нет. Виртуальный генератор ничего не излучает, а всего лишь помогает нам обрести наглядное представление о моделируемом процессе.

Для чего оно нужно? Оно облегчает нам усмотрение новых физических идей. Не так уж мало...


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100