Белые пятна теории электромагнитного излучения.

Белые пятна теории электромагнитного излучения

Эта глава посвящена мало известной проблеме теории электромагнитного излучения - ошибкам электромагнитной теории при описания взаимодействия электромагнитного излучения с веществом. Сейчас есть много теорий, пытающихся исправить проблемы теории электромагнитного излучения при его распространении. Однако свойства электромагнитного излучения проявляются не только при распространении, но и при взаимодействии с веществом. В этих случаях природа электромагнитного излучения проявляется иногда более ярко, чем при его распространении.

В теории практически не упоминается, что во всех физических явлениях с участием электромагнитного излучения, теоретически выведенные первичные формулы, не совпадают с экспериментальными формулами. Также практически не известно, что электромагнитной теории света пришлось заниматься исправлением первичных формул, которые не соответствовали экспериментальным результатам. После таких операций над физикой сейчас практически невозможно понять природу физических процессов с участием электромагнитного излучения. Дополнитеьную опасность представляет то, что математическое описание остаётся достаточно точным для практического применения,что создаёт иллюзию корректности теории.

В этой главе показаны принципиальные физические эксперименты, к описанию которых нужно вернуться для построения новой теории электромагнитного излучения, обладающей физическим смыслом. Это неправильное описание поведения электромагнитного излучения при интерференции, полном внутреннем отражении, преломлении электромагнитного излучения, дифракции, отражении от оптически более плотной среды. В этой главе также показано противоречие электромагнитной теории света и закона сохранения энергии, невозможность существования поперечных электромагнитных волн.

Интерференция электромагнитного излучения

Мало известно, что интерференция электромагнитного излучения неправильно описывается теорией. Первичные формулы для интерференции выводятся из здравого смысла, а не из теоретических предпосылок. Этот факт можно показать на примере самого простого случая – двухлучевой интерференции.

«Интерференция волн - сложение в пространстве двух (или нескольких) волн, при котором в разных его точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны. Интерференция характерна для волн любой природы: волн на поверхности жидкости, упругих (например, звуковых), электромагнитных (например, радиоволн или световых волн)». [8]

«Схема образования плоскопараллельной пластиной интерферирующих пучков изображена на рисунке 1.

Интерференция возникает благодаря сложению лучей, отразившихся от верхней и нижней поверхностей пластинки Р. Будем считать, что пластинка прозрачна, имеет показатель преломления n и находится в воздухе, для которого показатель преломления (с большим приближением) равен единице.

Пучок лучей 1 и 2, падающих на пластинку Р под углом и преломляющихся под углом , испытывает частичное отражение на верхней и нижней поверхностях, в результате чего в отраженном свете интерферируют лучи и , а в проходящем свете - лучи и . Для количественного решения задачи необходимо найти разность хода для каждой пары интерферирующих лучей. Вычислим ее сначала для лучей и .

Рис.1 Схема образования плоскопараллельной пластинкой интерферирующих пучков света

Для этого нужно подсчитать разности длин оптических путей, возникающие при движении фронта падающей волны AD: от точки А на пути ABC до точки С для луча 1 и от точки D до точки С для луча 2. Под оптической длиной пути понимается произведение обычной его длины на абсолютный показатель преломления среды, для которой производится вычисление.

Из рисунка следует, что оптическая длина пути АВС равна n (АВ + ВС), а оптическая длина пути DC просто равна длине DC. В таком случае, разность хода лучей и равна:

g = n(AB+BC) - CD, (1)

АВ + ВС =2АВ. Как видно из рисунка,

, (2)

где h-толщина пластинки,

, (3)

При этом AC = 2AE,

В свою очередь, AE = htg, следовательно,

, (4)

и для разности хода лучей получаем:

, (5)

или: , (6)

Если заменить на по формуле:

, (7)

то получим:

, (8)

Оба полученных выражения (6) и (8) тождественны, но каждое из них более удобно использовать в различных конкретных случаях. Для получения разности фаз F лучей и необходимо умножить на волновое число . Однако в случае отражения света от среды с большим показателем преломления ("оптически более плотной") в среду с меньшим показателем преломления ("оптически менее плотную") полученное выражение еще не дает полной величины разности фаз». [2]

В этом месте возникает несовпадение теории и реального физического явления - интерференции. Для согласования теории и физического эксперимента, к теоретически полученному результату необходимо добавить p.

Несоответствие теоретического результата эксперименту говорит о неверных исходных данных и о необходимости заново решить все уравнения, изменив исходные данные.

«Простое рассуждение показывает, что к полученному значению нужно еще прибавить дополнительную фазу, равную p, которая возникает за счет отражения от «оптически более плотной среды», т.е. при отражении на верхней поверхности пластинки.

Объяснить это можно так. Когда свет падает нормально на поверхность пластинки, то , . При уменьшении будут попеременно возникать максимумы и минимумы интерференции. Когда толщина пластины станет такой, что , и будет стремиться к нулю, то разность фаз лучей 1 и 2 должна была бы стремиться к нулю и оба луча должны были бы интерферировать на усиление, достигающее максимума при . Однако в действительности отражение от таких пленок стремится не к максимуму, а к нулю. Это означает, что разность фаз лучей и при равна p, благодаря чему они интерферируют на "погашение" Итак, для лучей и необходимо записать разность фаз в виде:

, (9)

Знак "плюс" или "минус" перед p в формуле (9) не имеет существенного значения.

Условием максимума интерференции лучей и , т.е. для интерференции в отраженном свете будет выполнение равенства:

, ( 10)

где .

Так как , то можно записать:

, (11)

Таким образом, максимумы света будут иметь место для разности хода интерферирующих лучей, равной нечетному числу полуволн.

Для лучей и разность хода также определяется формулой (2.6). Рассуждение о прохождении света через пленку с показывает, что для данного случая скачка фазы , не будет иметь места. Поэтому условием максимума интерференции для лучей в проходящем свете будет:

, (12)

т.е. максимумы света будут получаться для разности лучей, равной целому числу волн (четному числу полуволн)». [2]

Ошибки теории при выводе первичной формулы двухлучевой интерференции очевидны: теоретический вывод формул интерференции (2.10) и (2.12) использовал неверные исходные данные полученные из теоретических предположений, поэтому он даёт неверные формулы. Для практического использования интерференции можно было бы просто взять формулы из физического эксперимента и честно признаться, что теория не в состоянии объяснить поведение электромагнитного излучения в данном случае.

Объяснение типа «необходимость введения дополнительного члена уравнения объясняется тем, что вывод уравнения не соответствует экспериментально наблюдаемому физическому явлению» должно сопровождаться либо признанием некорректности теории, из которой выведено не корректное уравнение (9), либо введением в теорию специального принципа, подобного принципу Гюйгенса - Френеля, как это было сделано с дифракцией электромагнитного излучения.

Метод подгонки результатов физических экспериментов под заранее известный теоретический ответ не является научным методом.

Преломление электромагнитного излучения

Первичные физические эксперименты по другим физическим явлениям – внутреннему отражению и преломлению излучения также подогнаны под заранее известный теоретический результат. Однако полного соответствия теории и практики в этом случае так и не получилось.

Первичная формула (20), определяющая поведение электромагнитного излучения за пределами тела с полным внутренним отражением не соответствует экспериментально наблюдаемому поведению электромагнитного излучения.

Несмотря на очевидность проблемы, исследовательского продолжения эта тема в физике так и не нашла.

«Полное внутреннее отражение - отражение электромагнитного излучения (в частности света) при его падении на границу раздела двух прозрачных сред из среды с большим показателем преломления. Полное внутреннее отражение осуществляется, когда угол падения i превосходит некоторый предельный (критический) угол . При преломление во вторую среду прекращается. Впервые полное внутреннее отражение было описано немецким ученым И. Кеплером. После открытия закона Снелля стало ясно, что в рамках геометрической оптики полное внутреннее отражение - прямое следствие этого закона.

При полном внутреннем отражении электромагнитная энергия полностью возвращается в оптически более плотную среду. Поле во вторую (менее плотную среду) проникает лишь на характерное расстояние порядка длины волны , и его амплитуда экспоненциально затухает с удалением от границы раздела. Полное внутреннее отражение сопровождается продольным и поперечными сдвигами отраженного луча по сравнению с падающим на расстоянии ~ , что экспериментально проявляется в смещении отраженного пучка». [10]

Продольные и поперечные сдвиги отраженного луча не могут быть объяснены теорией. Такие же сдвиги наблюдаются при преломлении электромагнитного излучения, что также не объясняется теорией.

Естественно, полностью замалчивать необычное поведение электромагнитного излучения сложно, поэтому результаты физических экспериментов, в которых проявляется поведение электромагнитного излучения, не соответствующее теории, иногда находят своё практическое применение. Однако научная методика при этом используется прежняя – подгонка результатов экспериментов под заранее известный из электромагнитной теории ответ. Даже приблизительный или частичный ответ теории в этом случае признаётся экспериментально выведенным, и дальнейшие эксперименты не проводятся. Сейчас физики верят во всесилие математических методов, производят сложнейшие вычисления, но если в основе математического анализа любой сложности и точности лежат неверные исходные формулы, результатом неизбежно будет тупик.

Методику подгонки экспериментальных результатов под заранее известный теоретический результат покажем на примере анализа физических экспериментов по полному внутреннему отражению излучения.

«Если свет идет из материала, подобного стеклу, с вещественным показателем преломления n, большим единицы, в воздух с показателем n, равным единице, то согласно закону Снелля:

, (13)

Угол , преломленной волны становится равным 90 при угле падения , равном некоторому "критическому углу", определяемому равенством:

, (14)

Что происходит при большем, чем критический угол? Полное внутреннее отражение. Hо откуда оно все - таки берется? Вернемся к уравнению:

, (15)

оно дает волновое число для преломленной волны. Из него получилось:

, (16)

Hо так как

, (17)

, (18)

то

, (19)

Если больше единицы, то становится отрицательным, а - чисто мнимым, скажем .

"Преломленная" волна будет при этом иметь вид:

, (20)

т.е. с увеличением х амплитуда волны будет либо экспоненциально расти, либо падать, но сейчас нам нужен только отрицательный знак.

Амплитуда волны справа от границы будет вести себя, как показано на рисунке 2.

При этом нужно обратить внимание, что по порядку величины равна , т.е. равна длине волны света в пустоте.

Когда свет полностью отражается от внутренней поверхности стекло - воздух, то в воздухе возникают поля, но они не выходят за пределы расстояний, равных длине волны света.

Рис 2. Затухание электромагнитного поля вне призмы с полным внутренним отражением.

Теперь нам ясно, как нужно отвечать на такой вопрос: если световая волна в стекле падает на поверхность под достаточно большим углом, то она полностью отражается: если же придвинуть другой кусок стекла, (так, что "поверхность" практически исчезает), то свет будет проходить.

В какой точно момент происходит этот переход? Ведь наверняка должен существовать непрерывный переход от полного отражения к полному его внутреннему отсутствию.

Ответ, разумеется, состоит в том, что если прослойка воздуха настолько мала, что экспоненциальный хвост волны в воздухе имеет еще ощутимую величину во втором куске стекла, то он будет трясти электроны и порождать новую волну (рис. 3).

Некоторое количество света будет проходить через систему. (Конечно, наше решение неполно: нам следовало бы заново решить все уравнения для случая тонкого слоя воздуха между двумя областями стекла).

Для обычного света этот эффект прохождения можно наблюдать только, если щель очень мала (порядка длины волны, т.е. 10см.), но для трехсантиметровых волн он демонстрируется очень легко.

Рис.3 Прохождение электромагнитного излучения через систему призм с полным внутренним отражением.

Для таких волн экспоненциально затухающие поля распространяются на расстояние нескольких сантиметров. Микроволновая аппаратура, с помощью которой демонстрируется этот эффект, изображена на рис. 4.

Волны из маленького передатчика трехсантиметровых волн направляются на парафиновую призму, имеющую сечение в форме равнобедренного прямоугольного треугольника. Показатель преломления парафина для этих частот равен 1.50, поэтому критический угол будет 41.5.

Таким образом, волны полностью отражаются от поверхности, наклоненной под углом 45, и принимаются детектором А. Если к первой призме плотно приложить вторую призму, то волны проходят прямо сквозь них и регистрируются детектором В. Если же между призмами оставить щель в несколько сантиметров, то мы получим как отраженную, так и проходящую волны.

Поместив детектор в нескольких сантиметрах от наклоненной под углом 45поверхности призмы, можно увидеть и электрическое поле вблизи нее». [1]

Покажем нерешённые проблемы электромагнитной теории при прохождении излучения границы тела с полным внутренним отражением.

Теоретически существование электромагнитного поля вне призмы с полным внутренним отражением описывается формулой:

, (20)

Это уравнение имеет два решения:

1. Первое решение при знаке «плюс» в степени не соответствует эксперименту, т.к. даёт экспоненциальный рост амплитуды волны. Этого не наблюдается в эксперименте, т.е. первое решение теоретического уравнения 20 противоречит экспериментальным результатам.

2. Второе решение уравнения (20) при знаке «минус» в степени также не соответствует эксперименту, поскольку экспонента даёт неограниченное распространение электромагнитного поля за пределами тела с полным внутренним отражением. Искусственное обрезание хвоста электромагнитной волны на расстоянии математически не корректно.

Проведём анализ процесса преломления электромагнитного излучения и теоретического описания этого процесса.

«Ответ, разумеется состоит в том, что если прослойка воздуха настолько мала, что экспоненциальный хвост волны в воздухе имеет еще ощутимую величину во втором куске стекла, то он будет трясти электроны и порождать новую волну (рис. 3)». [1]

Процесс преломления предлагается рассматривать следующим образом: при достаточно тонкой прослойке воздуха электромагнитное излучение поглощается электронами второй призмы, затем переизлучается в том же направлении и с теми же характеристиками. Недостатком предложенного физического процесса является то, что он нереализуем в эксперименте.

Теоретически, в этом случае, излучение будет изотропным, равновероятным во все стороны. Но даже, если бы линейные осцилляции электронов в твёрдом теле существовали, излучение этих электронов зависели бы от параметров их осцилляций, а не от направления возбудившего эти осцилляции излучения. В любом случае, направление переизлучения было бы другим, чем направление излучения, возбудившего осцилляции. Этот механизм давал бы картину рассеяния излучения на границе второй призмы.

Теория электромагнитного излучения не имеет механизма продольного и поперечного сдвига пучка излучения, проходящего через систему призм.

Метод подгонки результатов физических экспериментов под теорию, на примере полного внутреннего отражения выглядит следующим образом:

Прохождения излучения за границу материала призмы по теории быть не должно. Сам факт такого физического явления противоречит теории.

Однако, в связи с отсутствием другой теории, следует попытка повторного применения электромагнитной теории.

Результатом повторного применения электромагнитной теории стала формула (20), имеющая два решения, из которых оба не соответствуют экспериментально наблюдаемому результату. Однако, поскольку другого варианта электромагнитная теория предложить не может, то уравнение (20) теория предлагает считать экспериментально выведенным, а одно решение этого уравнения физически обоснованным.

Для корректности теории необходимо введение в теорию специального принципа для преломления, подобного принципу Гюйгенса – Френеля для дифракции. Можно также признать существующую теорию не корректной и вывести корректную теорию.

Полное внутреннее отражение электромагнитного излучения

Наша цивилизация хороша тем, что использует не объяснённые физические явления, и при этом даже подводит под них некоторое подобие научной базы.

Несмотря на то, что явлению распространения электромагнитного излучения вне границы тела с полным внутренним отражением нет корректного объяснения электромагнитной теорией, это явление достаточно широко используется на практике, но это делается без широкой огласки. Для этого даже придумали соответствующее название.

«Нарушенное полное внутреннее отражение - явление, основанное на проникновении световой волны из оптически более плотной среды (с показателем преломления ) на глубину порядка длины волны при полном внутреннем отражении. Нарушение полного внутреннего отражения заключается в том, что коэффициент отражения света от границы раздела двух сред становится меньше единицы вследствие поглощения света

в слое, в который проникает волна в отражающую среду.

Степень ослабления отраженной волны зависит от поляризации падающей волны и пропорциональна коэффициенту поглощения второй среды, а спектр нарушенного полного внутреннего отражения подобен спектру поглощения этой среды. Нарушение полного внутреннего отражения, несущественное для геометрической оптики, послужило для развития так называемой спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения, имеющей ряд преимуществ перед традиционными методами исследования спектров отражения и поглощения.

Рис. 5. Процесс полного внутреннего отражения.

Особенно эффективен метод нарушенного полного внутреннего отражения для исследований поверхностных оптических свойств объектов, а также для сильно поглощающих сред. Схема измерения оптических постоянных приведена на рис. 5 ( - интенсивность падающей, а - отраженной световой волны).

Для выполнения условия полного внутреннего отражения () исследуемое вещество приводится в идеальный контакт с оптическим элементом (обычно призмой), прозрачным в выбранном диапазоне частот, с большим (кристаллы - корунд, фианит, германий и другие., оптическая керамика, халькогенидные стекла и т.п.).

Нужный контакт легко достигается при исследовании жидкостей. Твердые тела приводятся в оптический контакт с вспомогательным оптическим элементом или в качестве среды с большим используется специально выбранная жидкость. В рентгеновском диапазоне электромагнитных волн вспомогательный оптический элемент не требуется, поскольку все вещества в этой области имеют и условие выполняется на границе с воздухом. На практике спектры нарушенного полного внутреннего отражения получают при углах падения , значительно больших критического угла , а показатель поглощения вычисляется из соотношения , где - путь, пройденный лучом света в исследуемой среде.

Для увеличения контрастности спектров нарушенного полного внутреннего отражения увеличивают число отражений (метод

многократного нарушенного полного внутреннего отражения), что эквивалентно увеличению . Методы нарушенного полного внутреннего отражения особенно эффективны для интервала , тогда как при использовании метода поглощения в этом случае необходимы объекты микронной толщины.

Малые измеряются при , и используется возникающая при этом поверхностная оптическая волна, распространяющаяся вдоль поверхности исследуемого тела на сравнительно большое расстояние. Из спектров нарушенного полного внутреннего отражения и многократного нарушенного полного внутреннего отражения можно определить оптические постоянные и вещества с помощью формул Френеля и соотношения Крамера - Кронинга.

Различные модификации методов нарушенного полного внутреннего отражения применяются для аналитических целей и в физическом эксперименте: изучаются поверхностные электромагнитные волны (плазмоны, поляритоны), адсорбционные явления, структура тонких слоев и т.д. Явление нарушенного полного внутреннего отражения следует учитывать при передаче световых сигналов на большое расстояние с помощью световодов». [6]

Признание необъяснимости поведения света при внутреннем отражении является шагом вперёд по отношению к физическим явлениям интерференции, отражения и преломления. Но в этом случае также нет конструктивной реакции физиков. Вместо того, чтобы исследовать необычное поведение электромагнитного излучения и использовать результаты этого исследования для построения единой теории света, происходит замалчивание этого явления, которое проявляется в том, что оно известно только узкому кругу специалистов.

Отражение излучения от оптически более плотной среды

Корректность любой физической теории проверяется очень просто – для этого нужно проверить в эксперименте справедливость законов, выведенных из этой теории.

Одним из законов, выведенных из электромагнитной теории, является закон Брюстера. Проверкой строгости его выполнения в физическом эксперименте можно подтвердить или опровергнуть справедливость электромагнитной теории.

«Закон Брюстера - "соотношение между показателем преломления n диэлектрика и таким углом падения на него естественного (неполяризованного) света, при котором отраженный от поверхности диэлектрика свет полностью поляризован". При этом отражается только компонента электрического вектора волны, перпендикулярная плоскости падения, т.е. параллельная поверхности раздела, а компонента , лежащая в плоскости падения, не отражается, а преломляется (рис. 6). Это происходит при условии tg = n. Угол называется углом Брюстера. Поскольку в силу закона преломления (r - угол преломления), то из закона Брюстера следует, что или , т. е. угол между отраженным и преломленным лучами составляет 90. Закон Брюстера установлен в 1815 году.

Простейшее физическое толкование закона Брюстера состоит в следующем: электрическое поле падающей волны вызывает в диэлектрике колебания электронов, направление которых совпадает с направлением электрического вектора преломленной волны Е.

Рис. 6. Прохождение естественного (неполяризованного) света границы раздела двух сред с разной оптической плотностью под углом Брюстера.

Эти колебания возбуждают на поверхности раздела отраженную волну Е, распространяющуюся от диэлектрика. Но линейно колеблющийся электрон не излучает в направлении своих колебаний. Таким образом, в отраженной волне колебания электрического поля происходят только в плоскости, перпендикулярной плоскости падения.

Как показали специальные опыты, закон Брюстера выполняется недостаточно строго, а именно: при падении света под углом отраженный свет обнаруживает слабую эллиптическую поляризацию, а это означает, что электрическое поле отраженной волны содержит и компоненту в плоскости падения.

Небольшое отклонение от закона Брюстера объясняется существованием очень тонкого переходного слоя на отражающей поверхности раздела двух сред, где n переходит в n быстрым непрерывным изменением, а не скачком». [4]

Существование "очень тонкого переходного слоя на отражающей поверхности двух сред" не доказано до сих пор. Доказательство существования этого слоя тем более проблематично в связи с тем, что экспериментально толщина этого слоя зависит не от материала двух сред, а от длины волны. Толщина этого слоя для миллиметровых волн - порядка миллиметра, для сантиметровых волн - порядка сантиметра, для метровых волн порядка метра. Не обнаружить при желании такой тонкий переходный слой невозможно.

Таким образом, «недостаточно строгое» выполнение теоретического закона Брюстера, выведенного из электромагнитной теории, показывает «недостаточную строгость» электромагнитной теории в физическом явлении отражения от оптически более плотной среды.

Устранить не корректность теории можно введением специального принципа, подобного принципу Гюйгенса – Френеля для физического явления отражения от оптически более плотной среды.

Для корректной теории электромагнитного излучения это должен был бы быть пятый специальный принцип после соответствующих специальных принципов для интерференции, внутреннего отражения, преломления и дифракции электромагнитного излучения.

Дифракция электромагнитного излучения

Волновая теория света не в состоянии объяснить дифракцию света. Физическое явление дифракции света объясняется с позиций, выработанных ещё несколько столетий назад. Все попытки в последующем объяснить это физическое явление с позиций волновой теории света потерпели полный провал. Именно этим объясняется автономное существование в теории света этого архаичного принципа.

Исторически введение этого принципа происходило достаточно логично, но авторы этого принципа не обладали всей экспериментальной информацией об электромагнитном излучении, доступной сейчас, и сохранение этого принципа до сих пор является следствием несостоятельности волновой теории света.

«Дифракция волн - огибание волнами различных препятствий. Дифракция волн свойственна всякому волновому движению; имеет место, если размеры препятствия порядка длины волны или больше. Например, дифракция света наблюдается при распространении света вблизи краев непрозрачных тел, сквозь узкие отверстия, щели и т.д.; дифракционная картина (чередование световых максимумов и минимумом) - результат интерференции световых волн». [8]

«При распространении света в однородной среде, т.е. там, где нет преломления, отражения и аналогичных явлений, световые волны не испытывают искажения фронта. Это равносильно тому, что свет распространяется прямолинейно. На практике в этом можно убедиться, наблюдая прохождение световых пучков через достаточно узкие отверстия в темном помещении.

Рис. 7. Схема распространения света от точечного источника I через отверстие в непрозрачном экране при большом диаметре отверстия.

На рис. 7 приведена схема распространения от точечного источника света I через отверстие в непрозрачном экране Э.

Чем меньше диаметр отверстия D, тем меньше угол раствора светового конуса, т.е. тем больше приближаются все части светового пучка в своем направлении распространения к направлению оси конуса .

Если бы мы таким образом захотели еще больше увеличить одностороннюю направленность светового пучка, уменьшая диаметр отверстия D, то неожиданно увидели бы, что этого на самом деле не получается. Наоборот, оказывается, что, чем уже отверстие D, тем шире расходится световой пучок позади экрана Э (рис. 8).

Как уже было сказано в историческом обзоре, это явление было открыто в средние века итальянским ученым Гримальди, который назвал его дифракцией света. В общих чертах явление дифракции заключается в том, что при прохождении через очень узкие отверстия или около краев непрозрачных экранов свет испытывает отклонение от прямолинейного распространения. При этом наблюдается чередование максимумов и минимумов такого же характера, как и при интерференции когерентных световых пучков.

Рис. 8. Схема распространения света от точечного источника I через отверстие в непрозрачном экране при очень маленьком диаметре отверстия.

Это позволяет сделать заключение, что основа явлений дифракции и интерференции одна и та же - это волновая природа света. Итак, явления дифракции наступают во всех случаях, когда фронт световой волны ограничивается непрозрачными экранами, которые вырезают из неограниченного фронта какую - либо его часть. Дифракционные явления возникают и тогда, когда форма фронта волны нарушается прозрачными телами с оптическими характеристиками, отличающихся от тех, которые имеет остальная среда.

Для описания волновых процессов Х. Гюйгенс сформулировал принцип, который носит его имя. Сущность его сводится к следующему. Каждую точку всякой волны можно рассматривать как центр новой сферической элементарной волны. Волна, получающаяся в результате наложения всех элементарных волн, совпадает с непосредственно распространяющейся первоначальной волной. Гюйгенс считал, что результирующая волна является просто огибающей всей совокупности сферических элементарных волн. В таком виде принцип Гюйгенса не мог служить основой для количественной теории распространения волн и теории дифракции, так как в нем не содержится необходимости учета разностей фаз складывающихся элементарных волн. Френель усовершенствовал принцип Гюйгенса тем, что учел различие фаз элементарных волн. Измененный таким образом принцип Гюйгенса называют теперь принципом Гюйгенса - Френеля». [2]

Принцип Гюйгенса – Френеля не может существовать одновременно с электромагнитной теорией света, поскольку противоречит одному из основных её постулатов: теоретически направление колебаний электромагнитных волн является поперечным, а направление сферических элементарных волн Гюйгенса является продольным. При поперечных колебаниях принцип Гюйгенса не применим, потому что в этом случае элементарные волны неизбежно взаимно компенсируются. Это должно приводить к моментальному исчезновению электромагнитного излучения и невозможности его распространения, как в веществе, так и в вакууме, что не наблюдается в эксперименте.

Введение специального принципа для физического явления дифракции является корректным научным подходом (при его согласовании с основной электромагнитной теорией, что не произошло), но этот принцип должен был быть четвёртым после соответствующих специальных принципов для интерференции, внутреннего отражения и преломления электромагнитного излучения.

Проблема невозможности поперечных колебаний электромагнитной волны

Из электромагнитной теории следует, что электромагнитные колебания – это поперечные колебания носителя колебаний, среды, в которой они распространяются (вакуума, эфира), имеющего свойства твёрдого тела.

Без экспериментального обнаружения эфира со свойствами твёрдого тела, электромагнитные волны не имеют право на существование в качестве физического понятия. В настоящее время в физике существуют чрезвычайно мощные экспериментальные возможности, но эфира или физического вакуума со свойствами твёрдого тела не обнаружено.

Электромагнитные волны без носителя этих колебаний бессмыслица, как колебания поверхности воды без воды.

Противоречие закона сохранения энергии и электромагнитной теории

В физике существует универсальный закон природы, с помощью которого можно доказать или опровергнуть корректность любой физической теории.

«Закон сохранения энергии – один из наиболее фундаментальных законов природы, согласно которому важнейшая физическая величина – энергия сохраняется в изолированной системе. В изолированной системе энергия может переходить из одной формы в другую, но её количество остаётся постоянным. Если система не изолирована, то её энергия может изменяться либо при одновременном изменении энергии окружающих тел на такую же величину, либо за счёт изменения энергии взаимодействия тела с окружающими телами. При переходе системы из одного состояния в другое, изменение энергии не зависит от того, каким способом (в результате каких взаимодействий) происходит переход, т.е. энергия – однозначная функция состояния системы.

Закон сохранения энергии является строгим законом природы, справедливым для всех известных взаимодействий, он связан с однородностью времени, т.е. с тем фактом, что все моменты времени эквивалентны и физические законы не меняются со временем. Закон сохранения энергии для механических процессов установлен Г.В. Лейбницем (1686), для немеханических явлений Ю. Р. Майером (1845), Дж. П. Джоулем (1843 – 1850) и Г. Л. Гельмгольцем (1847). В термодинамике закон сохранения энергии называется первым началом термодинамики».

Теория электромагнитного излучения противоречит закону сохранения энергии. Периодическое исчезновение электромагнитной волны на графике говорит о том, что в отдельных точках энергия электромагнитной волны исчезает, потом вновь появляется.

Рис. 9. Изображение плоской бегущей волны.

Из графика 9 видно, что существует две точки за период, равный длине волны, в которых масса и энергия волны становится равна 0. Внятного описания, где в этот момент находится масса и энергия электромагнитного излучения, теория не дает.

Если энергия электромагнитной волны в эти моменты исчезает, то это противоречит закону сохранения энергии. Если в эти моменты энергия физических полей и сохраняется в другом виде, то теория обязана ответить на вопрос - в каком именно виде она сохраняется. Этого ответа в ней нет.

Противоречие электромагнитной теории закону сохранения энергии говорит о её не корректности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Фейнмановские лекции по физике. М., Издательство Мир, 1976.

2. Королев Ф.А. Курс физики. Оптика, атомная и ядерная физика: Учеб. пособие для студентов физ.-мат. фак. пед. ин-тов. 2-е изд., перераб. М., Просвещение, 1974.

3. Трофимова Т. И. Курс Физики. «Высшая школа». М.,1997.

4. Ландсберг Г.С. Оптика 5 -е изд. М., 1976.

5. Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. М., «Советское радио» 1962.

6. Харрик Н., Спектроскопия внутреннего отражения, пер с англ., М., 1970.

7. Специальные электрические источники и преобразователи энергии; п/р д.т.н. Алиевского А.М. 2-е перераб. изд. М., Энергоатомиздат, 1993.

8. Советский энциклопедический словарь. М., «Советская энциклопедия». 1985.

9. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М., «Высшая школа». 1995.

10. Калитиевский Н. И. Волновая оптика. 2-е. Изд., М., 1978.

11. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М., Теория поля, 6 изд., М., 1973 (Теоретическая физика).

12. Джеммер М. Понятие массы в классической и современной физике, пер. с англ. М.,

13. Ландау Л. Д., Лифшиц Е.М., Квантовая механика. Нерелятивистская теория, 3 изд., М., 1974.(теоретическая физика. т. 3).

14. Дрюков В.М. Илюхина Н.И. Физическое моделирование электромагнитного излучения с применением гравитации. Тула, 1997.

15. Дрюков В.М. О чём молчат физики. Тула 2004 г.