И поведении кластеров электронов

Стараяэлектростатика – древнейший раздел физики с обилием экспериментальных данных о положительных и отрицательных зарядах электричества.

Французский исследователь Ш. Дюфэ опубликовал в Мемуарах Парижской Академии наук за 1733 г. результаты своих опытов, в которых он обнаружил, что существует стеклянное и смоляное электричество. Главная особенность этих двух электричеств: отталкивать однородное с ним и притягивать противоположное.

В 1777 году известный американский физик и политический деятель Бенджамин Франклин предложил понятия положительного и отрицательного заряда электричества. Результаты своих опытов он обобщил и их главную суть сформулировал следующим образом.

1. Электрическая субстанция состоит из чрезвычайно малых частиц, так как она способна проникать в обыкновенную материю, даже в самые плотные металлы, с большой легкостью и свободой, не встречая при этом заметного сопротивления.

2. Частицы электрической субстанции взаимно отталкивают друг друга, но они сильно притягиваются всей прочей материей.

3. Обыкновенная материя содержит (как правило) столько электрической субстанции, сколько она может заключать в себе. Если прибавить ей еще и эту субстанцию, то она разместится на поверхности и образует то, что мы называем электрической атмосферой; в этом случае говорят, что предмет наэлектризован.

Франклин писал: “Чтобы электризовать плюс или минус, требуется знать лишь только то, что части трубки или шара, которые натираются, притягивают в момент трения электрический огонь и, значит, забирают его из предмета, которым производится натирание; эти же самые части, как только прекратится их натирание, стремятся отдать полученный ими огонь любому предмету с меньшим его количеством”.

В России подобными экспериментами занимались Георг Вильгельм Рихман и Михаил Васильевич Ломоносов, результаты их исследований начали публиковаться Петербургской академией наук в 1751г.

Современные учебники по физике формируют представление о положительных и отрицательных электрических зарядах. При этом одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые притягиваются. Считается, что шерсть, мех, стекло, горный хрусталь и драгоценные камни имеют избыток положительных зарядов, а янтарь, смолы, сургуч, воск, сера, резина и пластмассы – избыток отрицательных.

Угол отклонения лепестков электроскопа возрастает после нескольких касаний шарика электроскопа стеклянной палочкой (рис. 145, а). Считается, что это является следствием увеличения положительного заряда. При скольжении о шарик электроскопа пластмассовой палочки его лепестки также отклоняются (рис. 145, b). Считается, что в результате этого, электроскоп заряжается отрицательно.

Электростатика – древнейший раздел физики с обилием экспериментальных данных о положительных и отрицательных зарядах электричества. И только сейчас появились результаты исследований, доказывающих ошибочность таких представлений.

Оказалось, что явления и процессы электростатики формируются кластерами электронов, имеющих только отрицательный заряд, но два магнитных полюса: северный и южный, которые приближают электроны друг к другу, а их одноимённые электрические заряды ограничивают это сближение. В результате явления статики – взаимодействие разноимённых магнитных полюсов на концах кластеров электронов, а не разноимённых электрических зарядов: положительного протона и отрицательного электрона (рис. 145…. 149).

Современные учебники по физике формируют ошибочное представление о положительных и отрицательных электрических зарядах в электростатических явлениях и процессах. Считается, что шерсть, мех, стекло, горный хрусталь и драгоценные камни имеют избыток положительных зарядов, а янтарь, смолы, сургуч, воск, сера, резина и пластмассы – отрицательных.

Угол отклонения лепестков электроскопа возрастает после нескольких касаний шарика электроскопа стеклянной палочкой (рис. 145, а). Считается, что это является следствием увеличения положительного заряда. При скольжении о шарик электроскопа пластмассовой палочки его лепестки также отклоняются (рис. 145, b). Считается, что в результате этого электроскоп заряжается отрицательно. Фактически же, электроны выстраиваются вдоль лепестков в виде кластеров (рис. 145, с), у которых к концам лепестков может быть направлен или южный магнитный полюс S (рис. 145, а), или северный N (рис. 145, b).

Лепестки расходятся потому, что в обоих случаях одноимённые заряды электронов в линейных кластерах, располагаются вдоль лепестков и разводят их одинаково, независимо от полярности магнитных полюсов кластеров на свободных концах лепестков. Там могут быть или северные магнитные полюса N (рис. 145, b) кластеров электронов или южные S (рис. 145, а).

Достоверность этого следует из простого школьного эксперимента с электрометром (рис. 145, d и e). Экспериментальное доказательство отсутствия электрических зарядов на стрелке электрометра элементарно. Размещаем электрометр горизонтально и на стекле, в центре, где ось стрелки электрометра, устанавливаем компас (рис. 145, d).

Рис. 145: а), b) и с) - взаимодействие магнитных полюсов кластеров электронов; d) и e) электроны, сориентированные вдоль стрелок электрометров, превращают их в стрелки компасов

Электрометр положен горизонтально (рис. 145, d и e). На центр стекла положен компас, красная стрелка которого показывает на север. Стрелка электрометра отклонилась не под действием электрического заряда, а под действием намагниченности её кластерами свободных электронов (рис. 145, d), северные полюса N которых направлены на север.

Как видно (рис. 145, d), направление стрелок компаса и электрометра совпали. При этом стрелка электрометра отклонилась от нейтрального положения, не получив никаких электрических зарядов. Из этого эксперимента следует, что стрелку электрометра отклоняют не положительные и отрицательные электрические заряды, а северные и южные магнитные полюса, которые, как мы уже показали, формируются на концах кластеров электронов или (рис. 145, d) на концах стержней, к которым, предварительно приложенное напряжение, ориентирует все свободные электроны в одном направлении. В результате они, как и электронный кластер, формируют на одном конце стержня северный N магнитный полюс, а на другом – южный S магнитный полюс.

Таким образом, процессы электростатики управляются не положительными и отрицательными электрическими зарядами, а южными и северными магнитными полюсами электронов или их кластеров.

Продолжение эксперимента. Удерживая компас так, чтобы его стрелка не меняла своего направления на Север, поворачиваем корпус электрометра так, чтобы красный конец его стрелки был направлен противоположно направлению красного конца стрелки компаса на север N. И вновь получаем отклонение стрелки электрометра от нейтрального положения без получения ею какого-либо электрического заряда (рис. 145, e).

Как видно (рис. 145, e), стрелка электрометра направлена противоположно направлению стрелки компаса и отклонена от нейтрального положения, не получив никаких электрических зарядов.

Аналогично ведут себя и султаны (рис. 146). Если султан один, то все его гибкие лепестки, заряженные кластерами электронов (рис. 146, а), расходятся равномерно во всех направлениях не зависимо от магнитной полярности кластеров на их концах.

Рис. 146.

Когда на концах лепестков оказываются магнитные полюса кластеров одной полярности, то они, как это и положено, удаляются друг от друга (рис. 146, с). Это удаление усиливают одноимённые заряды кластеров электронов, располагающиеся вдоль лепестков. Если же на концах лепестков султанов – разные магнитные полюса кластеров электронов, то такие лепестки разных султанов активно разворачивают свои концы друг к другу (рис. 146, d). Это явление проявляется и в электрических разрядах.

Если разряд между электродом и магнитом формируется в сосуде с откаченным воздухом, то электрическая дуга имеет заострённую форму (рис. 146, а). Если же искра между электродом и магнитом формируется в воздушном пространстве (рис. 146, b), то она принимает объёмную форму (рис. 146, b). Это яркое доказательство участия ионов газов воздуха в формировании электрической дуги. Главным из них является ион .

На рис. 147, с и d фото результатов экспериментов по формированию кластеров электронов и ионов в волосах головы человека. Так как кластеры электронов и ионов имеют линейнуюструктуру, то магнитные свойства кластеров наиболее ярко выражены в волосах головы и их корнях, так как в этих зонах тела наиболее четко выражены их линейные структуры (рис. 147, с). Поэтому в зонах корней волос и на их концах формируются мощные однополярные магнитные полюса электронно-ионных кластеров.

Вполне естественно, что мощные однополярные магнитные полюса электронных кластеров (рис. 147, с) в волосах испытуемого автоматически вызывают формирование ионно-электронных кластеров в воздухе, прилегающем к голове. Естественно так же и то, что магнитные полюса на концах воздушных ионно-электронных кластеров имеют магнитную полярность, противоположную той, которую имеют электронные кластеры в теле испытуемого.

Испытываемого не убивает токомпотому, что электрическая цепь не замкнута, и по телу испытуемого не течёт ток. Свободные электроны его тела лишь принимают ориентированное положение, но не перемещаются по телу. Для этого платформа, на которой стоит емкость с раствором, надёжно изолирована от земли (рис. 147, d). Далее, ноги испытуемого находятся в растворе воды и таким образом увеличивают площадь передачи электрического потенциала его телу. Вполне естественно, что потенциал формируют электроны, движущиеся от источника. В результате в теле испытуемого формируется направленная ориентация электронов, подобная их ориентации на пластине конденсатора.

Рис. 147. Эксперимент студентов Калифорнийского

Университета (Фото из Интернета)

Поскольку всё тело испытуемого – одна пластина конденсатора, то роль второй пластины выполняет окружающая воздушная среда, в которой много ионов и есть свободные электроны. Они и формируют ионно-электронные кластеры такие, что магнитная полярность на концах этих кластеров противоположна магнитной полярности электронных кластеров, сформировавшихся в теле испытуемого. Процесс синтеза ионно-электронных кластеров воздуха сопровождается сближением разнополярных магнитных полюсов электронов, в результате которого электроны излучают фотоны, формирующие разрядную корону на голове, которую мы видим (рис. 147, с и d).

Испытуемый держит руки так, как показано на рис. 147, d,потому, что пальцы рук имеют линейную форму, и их контакт с воздухом формировал бы на их концах разрядные потенциалы.

Разрядная корона на голове испытуемого (рис. 147, с) имеет разветвлённую формупотому, что на концах волос - одноимённые магнитные полюса электронных кластеров и одноимённые электрические заряды (электроны), которые удаляют их внешние концы друг от друга (рис. 147, c). Такие же одноимённые магнитные полюса и электрические заряды (электроны) и на концах электронно-ионных кластеров воздуха, которые так же удаляют их внешние концы друг от друга (рис. 147, с и b). В результате получается коронный светящийся разряд.

Столь мощный коронный разряд оказывается не смертельным для человека потому, что тело испытуемого не имеет электрической связи с проводником, по которому электроны, пришедшие в его тело от источника, могли бы двигаться дальше. Он надёжно изолирован от земли. Поэтому электроны источника лишь заряжают тело испытуемого. Вполне естественно, что этот процесс имеет опасные и безопасные границы для здоровья, которые изучаются и используются в лечебных целях.

Кластеры электронов могут разрываться и вновь формироваться, и искры, возникающие при причёсывании волос, при снятии нейлоновой рубашки свидетельствуют об этом.

Таким образом, одни тела могут заряжаться кластерами электронов так, что их южные магнитные поля оказываются на поверхности тела, и мы воспринимаем их, как положительные заряды электричества, а другие заряжаются кластерами электронов так, что на их поверхности формируются северные магнитные полюса кластеров, и мы воспринимаем их, как отрицательные заряды электричества.

Это редкое явление зафиксировано на фото (рис. 148). К телу человека притягиваются металлические предметы. Магнитная полярность у этих предметов появляется только тогда, когда на поверхности тела, к которому они прикладываются, существует противоположная магнитная полярность. Её могут формировать кластеры электронов. Конечно, в этом процессе участвуют и ионы газов воздуха. Доказательством этого является разная форма электрической дуги между электродом и магнитом (рис. 147, a и b).

Рис. 148.

Другие тела заряжаются кластерами электронов таким образом, что на их поверхности оказываются северные магнитные полюса кластеров, и мы воспринимаем их как отрицательные электрические заряды. Носитель электрического заряда один - электрон, но у него два магнитных полюса: северный и южный. Кластеры электронов с одной магнитной полярностью на поверхности могут формироваться на поверхности не только природных тел, но и живых организмов (рис. 148).

Наиболее убедительным экспериментальным фактом, подтверждающим описанное, является формирование так называемых электростатических султанов (рис. 148, а). На концах лепестков одного султана магнитные полюса кластеров электронов одной полярности, а - другого другой. Так возникают магнитные силы, сближающие концы лепестков.

Тут возникает вопрос: есть ли связь между процессами и явлениями новой электрфотоностатики и такими необычными природными явлениями, как выдуманные летающие тарелки? Новые знания по электрофотоностатике позволяют перевести сказки о летающих тарелках в состояние научной гипотезы. Считается, что изумительно симметричные картины на полях зерновых культур оставляют летающие тарелки (рис. 149). Но мало кто обращает внимание на то, что они появляются после внесения азотных удобрений на поле пшеницы или другой колосовой культуры. Доказательством этого служат следы тракторов (рис. 149 – символы T), вносивших удобрения. Эти следы присутствуют на всех таких фотографиях.

Рис. 149

Суть этого явления заключается в том, что формирование всех атомов начинается с их ядер. На рис. 149, а и b структуры ядер атомов азота. Нейтроны (тёмные шарики) имеют шесть магнитных полюсов: три южных и три северных. Протоны (светлые шарики) соединяются с нейтронами разноимёнными магнитными полюсами линейно. Если, например, все протоны (рис. 149, а) присоединились к нейтронам южными магнитными полюсами, то их северные магнитные полюса N остаются свободными. Магнитная полярность осевого протона не зависит от магнитной полярности кольцевых протонов, поэтому кольцевые протоны могут иметь свободные северные магнитные полюса, а осевой протон может иметь северный (рис. 149, а), или южный магнитный полюс (рис. 149, d). Аналогичная закономерность сохраняется и при формировании атомов и молекул (рис. 149, с и k).

Мы знаем, что электроны атомов сближают с протонами ядер их разноимённые электрические заряды, а ограничивают их сближение – одноимённые магнитные полюса. В этом случае, у осевого электрона 1 атома (рис. 149, с), который соединится линейно с протоном ядра, останется сводным южный магнитный полюс S, а у аналогичного электрона 2 соседнего атома (рис. 149, с) – северный N. Это - валентные электроны. Соединившись, они образуют молекулу азота (рис. 149, с), кольцевые электроны которой будут иметь одни и те же свободные магнитные полюса южной полярности S.

Если кольцевые протоны ядра будут иметь свободные магнитные полюса южной полярности S (рис. 149, d), то кольцевые электроны их атомов (рис. 149, k) будут иметь свободные магнитные полюса северной полярности N. Эксперименты по электростатике показывают, что у разных химических веществ поверхностные электроны имеют разную магнитную полярность, которая до этого приписывалась разным электрическим зарядам. На рис. 149, m показаны султаны с одинаковой магнитной полярностью поверхностных электронов, которые и формируют процесс отталкивания султанов.

В воздухе кластеры из молекул формирует, прежде всего, азот, так как его процентное содержание максимально. В этом процессе могут участвовать и молекулы кислорода, занимающего 2-е место по концентрации в воздухе, а также ионы молекул воды и атомы водорода молекул воды.

На рис. 149, а ядро атома азота, осевой протон которого имеет северный свободный магнитный полюс, а на рис. 149, b – южный, а кольцевые протоны обеих ядер имеют одинаковые свободные северные магнитные полюса. Так как линейное сближение протонов и электронов ограничивают их одноимённые магнитные полюса, то электроны атомов азота в молекуле азота, представленные на рис. 145, с, имеют южные свободные магнитные полюса. Разноимённые магнитные полюса осевых электронов 1 и 2 соединяют атомы азота в молекулу, все кольцевые электроны которой имеют одноимённые (южные S) магнитные полюса. Следующие два ядра и атома (рис. 149, d) имеют кольцевые протоны со свободными магнитными полюсами южной полярности S. В качестве соединительных звеньев молекул азота могут выступать атомы кислорода или атомы водорода молекул воды. В результате может сформироваться сложный и большой кластер, все поверхностные электроны которого будут иметь свободные магнитные полюса одной магнитной полярности. Форма гигантского кластера из таких молекул может быть самой причудливой.

Новая теория микромира позволяет сформулировать гипотезу, объясняющую симметричность картин полеглости стеблей пшеницы (рис. 149, n). Обратим внимание на главное: следы (Т) тракторной колеи на поле. Это – результат внесения азотных удобрений. Из этого следует, что поверхностные электроны молекул стеблей пшеницы могут иметь одинаковые свободные магнитные полюса. В результате взаимодействие магнитных полей поверхностных электронов воздушных азотных кластеров с магнитными полями противоположной полярности электронов стеблей пшеницы приведёт к закручиванию и полеганию стеблей. Так причудливая форма воздушного азотного кластера оставляет свой отпечаток на пшеничном поле, а наше невежество приписывает это или нечистой силе или летающим тарелкам.

Есть ли основания полагать, что молекулы воздуха тоже могут формировать кластеры? В воздухе кластеры из молекул формирует, прежде всего, азот, так как его процентное содержание в воздухе максимально. В этом процессе могут участвовать и молекулы кислорода, занимающего 2-е место по концентрации в воздухе, а также ионы молекул паров воды и атомы водорода молекул паров воды.

Следует ли из изложенного, что летающие тарелки – тоже кластеры из молекул химических элементов воздуха? Эта гипотеза формирования, так называемых естественных летающих тарелок, наиболее близка к реальности.

Как видим, человечеству потребовалось около 300 лет, чтобы понять истинный физический смысл положительных и отрицательных зарядов электричества, введённых нашими предками.

Конечно, в атмосфере Земли формируются самыми мощные электрические разряды электронно-ионных кластеров (рис. 150). Попутно отметим, что гром при грозе - следствие мгновенного повышения давления в атмосфере в зоне формирования молнии. Давление формируется совокупностью фотонов, излучённых электронами ионных кластеров. Причина повышения давления элементарна. Размеры фотонов, излучённых электронами, примерно, в 100000 раз больше размеров электронов.

Рис. 150. Молнии в атмосфере Земли (Интернет)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как видим, человечеству потребовалось около 300 лет, чтобы понять истинный физический смысл положительных и отрицательных зарядов электричества, введённых нашими предками. Читатель, прочитавший эту краткую научную информацию, поймёт, что продолжение преподавания старой электростатики и старой электродинамики школьникам и студентам недопустимо, так как это калечит их интеллектуальный профессиональный потенциал.

Фотоэффект

Явление фотоэффекта было открыто Г. Герцем в 1887 г. В 1888-1890 годах А.Г. Столетов установил, что максимальный фотоэлектрический ток прямо пропорционален падающему лучистому потоку. Наиболее полно явление фотоэффекта было исследовано Ф. Ленардом в 1900г. В 1897 году Д. Томпсон открыл электрон, и начались попытки поиска приемлемой интерпретации этого эффекта. Считается, что это удалось сделать А. Эйнштейну. Он предположил простую математическую модель (298), которая, как считается до сих пор, великолепно описывает количественные характеристики этого эффекта и позволяет правильно интерпретировать его физическую суть (рис. 151). За это ему была присуждена Нобелевская премия в 1922 году.

, (298)

где - кинетическая энергия фотоэлектрона, испускаемого фотокатодом К; - энергия фотона, но какого именно, не поясняется; - работа выхода фотоэлектрона - константа.

Предполагалось, что фотоны с энергией , облучающие фотокатод (К), выбивают из него электроны, кинетическая энергия которых равна разности энергии фотона и энергии, равной работе выхода (рис. 151, а и b). В электрической цепи в этот момент появляется ток.

Рис. 151: а) и b) классическая схема эксперимента; c)зависимость

тока фотоэффекта от интенсивности светового потока;

c) зависимость тока от величины стабилизирующего потенциала при разной частоте фотонов в световом потоке

Оказалось, что существуют такие режимы работы фотоэффекта, когда ток в электрической цепи катод (К) – анод (А) равен нулю. Напряжение, при котором это происходит, называется задерживающим потенциалом . При этом величина задерживающего потенциала увеличивается ступенчато с увеличением частоты света (рис. 151, с). Из этого был сделан вывод о том, что величина задерживающего потенциала определяется кинетической энергией электронов, излучаемых фотокатодом К под действием светового облучения. Считалось, что фотоны с большей частотой , имея большую энергию, не только выбивают электроны из катода К, но и сообщают им большую кинетическую энергию , поэтому для задержания таких электронов требуется больший отрицательный электрический потенциал (рис. 151, d).

Если частоту фотонов не менять, но увеличивать их интенсивность S, то величина тока тоже увеличивается (рис. 151, d).

Начнём анализ главной неясности, которую все физики обходят уже более 100 лет. Как понимать задерживающий потенциал V, получаемый с помощью электрической схемы, показанной на рис. 151, а и b? Ведь потенциал на аноде А, как считается, положительный и он притягивает отрицательно заряженные электроны, но не отталкивает их и поэтому не может формировать задерживающий потенциал.

И, тем не менее, эксперимент показывает, что если увеличивать световой поток с одной частотой фотонов ступенчато (рис. 151, b), то величина тока (рис. 151, d) также увеличивается ( ) и при определённом напряжении становится постоянной (рис. 151, d). Величина напряжения , при котором ток равен нулю, называется задерживающим потенциалом (рис. 151, d). Для понимания сути анализируемого процесса введём очень важное понятие - начальнаенчый задерживающий потенциал. Это необходимо потому, что он фиксируется при смене частоты света, облучающего пластину К (рис. 151, b).

Итак, считается, что фотон выбивает электрон из катода. Делать это он может лишь при одном условии – передавая свой импульс электрону. Как же он может это сделать, если размер светового фотона ( ) на 5 порядков больше размера электрона ( )? Ответ один: передача движущимся фотоном импульса электрону, находящемуся в атоме, абсолютно невозможна без процесса поглощения фотона (рис. 152, а) электроном (рис. 152, b).

Рис. 152: а) схема модели электрона; b) схема модели фотона

Экспериментальные исследования фотоэффекта обычно проводят с фотокатодами (отрицательно заряженными пластинами) из щелочных металлов. Например, известно, что работа выхода фотоэлектрона с литиевого фотокатода равна W=2,54 eV. Это суммарная энергия связи между двумя (1 и 1’) валентными электронами молекулы лития (рис. 153). Появление тока в облучаемой пластине может быть следствием двух одновременных событий.

Рис. 153. Схемы моделей молекулы лития

Первое – поглощение фотона валентным (1 или 1’) или не валентным (2 или 2’ и 3 или 3’) электроном атома лития (рис. 153).

Обратим внимание на то, что энергия связи принадлежит одному фотону. После поглощения этого фотона одним из валентных электронов (1 или 1’) она распределяется между двумя электронами (1 и 1’) поровну и становится равной 1, 27 eV (рис. 153).

Втораяпричина появления тока в проводах – поляризация фотонов в момент их отражения (рис. 154, а). В результате их спины оказываются перпендикулярными плоскости отражения 4 (рис. 154, а) и они, действуя на свободные электроны в проводе (рис. 154, b), упорядочивают их ориентацию вдоль провода (рис. 154, с), которая немедленно передается всем свободным электронам, и приборы фиксируют это, как появление напряжения в цепи.

Рис. 154: а) поляризация фотонов при отражении; b) хаотическая ориентация свободных электронов в проводе; с) поляризация

свободных электронов в проводе фотонами при их отражении

Чем больше фотонов попадёт на поверхность катода, тем мощнее будет их поляризующее действие в момент отражения, которое сориентирует большее количество электронов и величина тока (однонаправленного движения электронов) увеличится (рис. 151, d).

Таким образом, первое событие увеличивает количество свободных электронов в проводе, а значит - и величину тока. Второе событие формирует направленный ток в проводе.

Результаты опытов по фотоэффекту позволяют проверить достоверность описанных событий. Для этого надо определить главное квантовое число , которое определяет энергию связи любого электрона любого атома при его переходе в свободное состояние в материале катода (рис. 153). В этом случае электроны могут занимать, так называемые стационарные энергетические уровни и величины их энергий связи с протонами ядер атомов определяются по элементарной зависимости . Здесь - энергия связи электрона с протоном ядра, соответствующая его первому энергетическому уровню . Она содержится в экспериментальных спектрах и определяется по специальной методике.

Если не валентный электрон атома, находящегося в составе молекулы, поглощает такой фотон, который уменьшает его энергию связи с протоном ядра до нуля, и он становится свободным, то главное квантовое число в этом случае будет дробным числом.

Итак, экспериментальное значение, так называемой энергии выхода (298) фотоэлектрона, должно позволить вычислить величину главного квантового числа , при котором электрон, поглотивший фотон, становится свободным. Попытаемся найти связь работы выхода фотоэлектрона с главным квантовым числом .

Из экспериментальной спектроскопии следует, что электроны удаляются от ядер атомов ступенчато. Ступенчато меняются и их энергии связи с протонами ядер, поэтому появление дополнительных свободных электронов в фотоэффекте К (рис. 151, а) – результат потери ими связи с протонами ядер атомов. Следовательно, закономерность этой потери должна подчиняться закону излучения и поглощения фотонов электронами атомов. Из этого следует, что математическая модель (298), предложенная А. Эйнштейном для интерпретации фотоэффекта, должна быть идентична выявленной нами математической модели формирования спектров атомов и ионов. Она имеет вид

, (299)

где - энергия фотона, поглощаемого или излучаемого электроном; - энергия ионизации электрона, равная энергии такого фотона, после поглощения которого, электрон теряет связь с протоном ядра и становится свободным; - энергия связи электрона с протоном ядра атома, соответствующая его первому энергетическому уровню; - главное квантовое число; - энергия связи электрона с протоном ядра, соответствующая энергетическим уровням .

Соотношение (299) следует из экспериментальной спектроскопии, поэтому оно является математической моделью закона формирования спектров атомов и ионов. Уравнение Эйнштейна (298) также описывает аналогичный процесс поглощения фотонов электронами. Это дает нам основание предположить идентичность уравнений (298) и (299) и однозначность их интерпретации. Действительно, из приведенных уравнений следует

. (300)

Это означает ошибочность представлений о физической сути энергии . Это не кинетическая энергия электрона, а энергия поглощённого им фотона. Из этого следует, что электрон атома или молекулы после поглощения фотона с энергией становится свободным и никуда не вылетает. Он остаётся в зоне получения свободы и увеличивает количество свободных электронов в этой зоне.

Конечно, отделившись от молекул, электрон имеет какую-то кинетическую энергию, но она недостаточна, чтобы выйти за пределы тела, в котором произошло это событие. Этот процесс идёт непрерывно почти во всех телах. Увеличение частоты фотонов, а значит и их энергий, означает, что они освобождают от связей электроны с большими энергиями связи (2 или 2’ или 3 или 3’ рис. 153) и таким образом увеличивают количество свободных электронов в теле, облучаемом фотонами. Далее

. (301)

Из этого явно следует, что величина энергии в уравнении (298) А. Эйнштейна является энергией ионизации электрона, излучаемого материалом фотокатода. Она равна энергии такого фотона, поглотив который, электрон становится свободным. Из уравнений (298) и (299) также следует.

. (302)

Новое прояснение: работа выхода фотоэлектрона равна энергии связи электрона в момент пребывания его на определенном энергетическом уровне в атоме или молекуле.

Таким образом, ошибочная интерпретация физической сути составляющих формулы (298) А. Эйнштейна повлекла за собой ошибочную интерпретацию физической сути фотоэффекта, поэтому возникает необходимость разобраться в сути этой ошибочности.

Экспериментальные исследования фотоэффекта обычно проводят с фотокатодами (отрицательно заряженными пластинами) из щелочных металлов. Например, известно, что работа выхода фотоэлектрона с литиевого фотокатода равна W=2,4 eV. Это энергия связи между двумя (1 и 1’) валентными электронами молекулы лития (рис. 153). Энергия ионизации каждого из указанных электронов в атомарном состоянии лития равна , а энергия связи его с ядром, соответствующая первому энергетическому уровню, - . Учитывая это, и используя математическую модель закона формирования спектров атомов и ионов (299), получим теоретический спектр этого электрона (теор.), который полностью совпадает с экспериментальным (эксп.) спектром (табл. 42). При этом формула (302) позволяет рассчитать энергии связи этого электрона с ядром атома (по Эйнштейну работу выхода), соответствующие всем ( ) энергетическим уровням этого электрона.

Таблица 42. Спектр первого электрона атома лития

Значения	n
(эксп.)	eV	-	3,83	4,52	4,84	5,01
(теор.)	eV	1,18	3,83	4,51	4,83	5,00
(теор.)	eV	3,51	1,56	0,88	0,56	0,39

Это даёт нам возможность определить номер энергетического уровня валентного электрона, с которого он уходит в свободное состояние после поглощения фотона.

Подставляя в формулу (302) и , найдем =2,4. Поскольку величина оказалась дробным числом, то это значит, что поглощённый фотон освободил один из валентных электронов (1 или 1’) атома лития в его молекуле (рис. 153). Энергия связи электронов свободных атомов лития изменяется в этом случае в интервале 1,56…3,51eV (табл. 42). Величина энергии распределяется между двумя валентными электронами молекулы лития (рис. 153).

Энергии фотонов, поглощаемых валентными электронами 1 и 1' молекулы лития при дробном квантовом числе =2,4 будут равны интервалу энергий фотонов, соответствующих второму (n=2) и третьему (n=3) атомарным энергетическим уровням (табл. 42), то есть 3,83-1,18=2,65eV. Эта энергия близка к разности энергий связи валентных электронов 1 и 1' в моменты пребывания их на втором (n=2) и третьем (n=3) энергетических уровнях (3,51-1,56=2,54eV), (табл. 42).

Из изложенного следует, что эйнштейновская кинетическая энергия