Дополнение. Волновые процессы. Энергия и излучение

Как было сказано во фрагменте «О физической сущности света», волновой процесс есть процесс передачи энергии в какой-то среде. Волна образуется вследствие поглощения и отдачи порции энергии частицами среды.

Волна графически может быть изображена фигурой, похожей на синусоиду, потому что процесс передачи энергии от частицы к частице происходит не мгновенно, а в продолжение какого-то времени, т.е. передача и поглощение порции энергии частицами происходит постепенно. Количество энергии в отдающей частице убывает, а в поглощающей частице возрастает. Следовательно, процесс передачи энергии в среде ее распространения выглядит иначе, чем рисуемая физиками синусоида (рис. 1). По синусоиде на рисунке 1 нельзя понять не только физическую сущность процесса, но и в абстракции не понятно, куда энергия уходит, принимая нулевое значение, и откуда берется, возрастая до максимального значения.

    

 

 

На рис. 2а и 2б изображены два варианта фигуры, графически отражающей действительное распространение волны. Здесь в момент максимума энергии в частицах, поглотивших порцию энергии (точки A_n, A_n+1, A_n+2, …) в частицах, отдавших энергию, ее нет. То есть, сколько энергии отдала одна частица, столько энергии получила другая. Причем в процессе передачи энергии общая энергия взаимодействующих частиц в любой момент равна порции энергии (максимуму энергии), что и отражается на рисунках 2а и 2б в виде вертикальных линий равной длины.

Исходя из описанного выше механизма распространения энергии, любой вид энергии излучается, распространяется и преобразовывается в другой вид энергии только в форме волны, создаваемой колеблющимися частицами среды. Все вещи в Мире состоят из множества разнообразных колеблющихся частиц.

Энергия (движение) может распространяться со скоростью большей, чем скорость света, т.к. она передается частицами среды. Каждый вид энергии имеет соответствующие ему частицы, которые могут поглощать и отдавать эту энергию с определенной скоростью. В будущем будут открыты виды энергии, которые распространяются намного быстрее световой.

Почему же скорость передачи любого вида энергии зависит от среды, в которой эта энергия распространяется? Например, скорость звука в воздухе 330 м/сек, в стали - 5 км/сек, а в резине всего 54 м/сек. Распространение любого вида энергии в любой среде сопровождается частичным поглощением энергии веществом среды и преобразованием ее в другой вид энергии. Эта потеря энергии должна постоянно восполняться источником энергии. В данном примере резина на много больше поглощает и преобразовывает звуковой энергии, чем сталь, и, следовательно, источнику необходимо потратить больше энергии для прохождения звука в резине одинаковой со сталью протяженности.

Ответ на этот же вопрос можно дать и с другой точки зрения. Распространение энергии происходит поочередным поглощением и отдачей ее определенными частицами среды, и от количества этих частиц зависит количество энергии, распространяемой в среде, т.е. зависит сопротивление среды распространению в ней энергии. (Сравните, далее, с электрическим сопротивлением).

Почему свет в стекле уменьшает свою скорость, но при выходе из стекла в воздух увеличивает ее? Потому что стекло имея б о льшую плотность, чем воздух, забирает больше световой энергии на нагревание (и не только), и чтобы световому потоку пройти через стекло, он должен получать дополнительную энергию от источника, и на это затрачивается время. После выхода из стекла свет распространяется со скоростью, как до стекла, но с меньшей мощностью потока, т.к. часть квантов из потока до стекла преобразуется в стекле в другие виды энергии.

Частицы среды распространения энергии не продуцируют энергию, а только лишь передают ее от источника. Но сам источник производит эту энергию путем преобразования в нее другого вида энергии и через частицы окружающей его среды излучает производимую им энергию. Следовательно, энергия и излучение (в смысле волнового процесса, распространения энергии) – одно и то же, а фраза «энергия излучения» - тавтология. Так что, можно сказать, что космический объект излучает (производит и отдает) в межзвездное пространство рентгеновскую энергию (световую энергию, нейтринную энергию). Но сказать, что в космическом пространстве распространяется энергия рентгеновского излучения, значит сказать: распространяется энергия рентгеновской энергии. Ведь, если зеркало отражает солнечный свет, то не говорят же, что зеркало излучает солнечный свет.

Здесь нужно уяснить еще один момент в процессе передачи энергии веществом среды. Передача энергии происходит не путем простого «отфутболивания» энергии друг другу частицами вещества, а через преобразование при поглощении полученного вида энергии в другой вид энергии и при отдаче преобразование этого другого вида энергии в первоначальный, полученный, вид энергии. Например, тот же футбольный мяч, прилетевший на ногу игрока, кинетическую энергию своего движения преобразует в энергию своего сжатия, а отлетая от ноги преобразовывает энергию сжатия в кинетическую, в энергию своего дальнейшего движения.