6.1 Zjawisko fotoelektryczne i rozpraszanie Comptona

Strona główna ／ Rozdział 6: Domena kwantowa (V5.05)

W Teorii Włókien Energii (EFT) światło to pakiet fal—zaburzenie tensora—rozchodzący się w „morzu energii”. Zaburzenie tworzy stabilny pakiet dopiero po przekroczeniu lokalnego progu tensora; podobnie odbiornik pochłania energię dopiero wtedy, gdy jego struktura przekroczy własny próg absorpcji. Dlatego obserwowana „cząstkowatość” nie oznacza, że światło jest strumieniem ziarenek; wynika z tego, że emisja i absorpcja zachodzą w niepodzielnych porcjach wyznaczanych przez progi, podczas gdy sama droga między źródłem a odbiornikiem podlega prawom fali—propagacji, fazie i interferencji. Krótko: fala wyznacza trasę, progi wyznaczają porcję.

I. Jeden mechanizm: trzy progi, trzy dyskretne kroki

Pełne „przyjście i odejście” światła składa się z trzech segmentów. Razem wyjaśniają, dlaczego wymiana energii odbywa się porcjami.

• Próg w źródle: próg formowania pakietu
  W źródle tensor i faza narastają i ewoluują. Gdy osiągną próg uwolnienia, zgromadzona energia wychodzi jako spójna koperta—jeden pełny pakiet. Poniżej progu nie ma „sączenia”; w punkcie progu emisja jest całkowita. Stąd emisja jest porcjowana.
• Próg na drodze: próg propagacji
  Morze energii nie „puszcza” każdego zaburzenia. Tylko takie, które ma dość koherencji, mieści się w oknie przezroczystości częstotliwości i pasuje do kanału o niskiej impedancji, rozchodzi się daleko jako stabilny pakiet. Pozostałe ulegają nagrzaniu, rozproszeniu albo giną w szumie tła blisko źródła.
• Próg u odbiornika: próg domknięcia
  Detektor lub związany elektron musi przejść przez bramkę materiałową, aby absorpcja/emisja była uznana za zakończoną. Bramka jest niepodzielna: albo nic się nie dzieje, albo domyka się na jedną pełną porcję. Stąd detekcja i wymiana energii przebiegają „po jednej porcji na raz”.

Jednym zdaniem: próg formowania pakietu dyskretyzuje emisję, próg propagacji filtruje to, co dojdzie daleko, a próg domknięcia dyskretyzuje absorpcję. Ten łańcuch progów łączy falową podróż z „rozliczaniem porcjami” w jednym obrazie fizycznym.

II. Dwa klasyczne eksperymenty widziane przez pryzmat łańcucha progów

1. Zjawisko fotoelektryczne: próg barwy, brak zwłoki, natężenie zmienia „liczbę”
   Rzut historyczny: W 1887 r. Hertz zauważył, że nadfiolet nasila iskry. W 1902 r. Lenard opisał trzy prawa: istnieje próg barwy (częstotliwości); elektrony pojawiają się natychmiast; natężenie zmienia liczbę elektronów, a nie energię pojedynczego elektronu. W 1905 r. Einstein wyjaśnił to przez dyskretne porcje energii; w latach 1914–1916 Millikan potwierdził zależności z wysoką precyzją.

Ujęcie w Teorii Włókien Energii:

• Dlaczego „po jednej”: Dyskretność pojawia się na obu końcach: źródło wypuszcza pełne pakiety na progu formowania, odbiornik domyka pełną porcję w bramce materiałowej. Droga jest falowa; w chwili transakcji zachodzi zliczanie porcji.
• Natężenie zmienia „tempo porcji”, nie „wielkość porcji”: Natężenie ustala ile pakietów na jednostkę czasu jest emitowanych, więc prąd rośnie z natężeniem; energia na porcję zależy od barwy, nie od natężenia.
• Bez zauważalnej zwłoki: To nie powolne „podkręcanie”; gdy nadchodzi pakiet spełniający kryteria, transakcja domyka się natychmiast.
• Barwa ma próg: Związany elektron musi przejść bramkę materiałową, aby się uwolnić. „Siła uderzenia” jednego pakietu zależy od rytmu źródła—czyli barwy. Zbyt czerwono—jedna porcja jest za „miękka”; zwiększanie natężenia nie pomaga.

2. Rozpraszanie Comptona: jedna porcja, jeden elektron, jedno zdarzenie
   Rzut historyczny: W 1923 r. Compton rozpraszał monochromatyczne promieniowanie rentgenowskie na prawie swobodnych elektronach i stwierdził, że większy kąt oznacza „czerwieńsze” (niższa częstotliwość) światło rozproszone. Zinterpretował to jako transakcję jeden-do-jednego z elektronem; w 1927 r. otrzymał Nagrodę Nobla.

Ujęcie w Teorii Włókien Energii:

• Fale nadal kształtują wynik: Przed i po zderzeniu koperta i faza podążają za prawami fali; dyskretność pojawia się wyłącznie w momencie transakcji.
• Dyskretne zdarzenia rozproszenia: Bramka odbiornika wymusza, by każde domknięcie dotyczyło jednej pełnej porcji—bez dzielenia jednej porcji na dwa elektrony.
• Transakcja jednej porcji: Pakiet tensora „zaskakuje” na podstrukturę elektroniczną, która może otworzyć bramkę, i domyka się jeden-do-jednego, oddając energię i pęd; światło rozproszone przesuwa się ku czerwieni, a przy większych kątach oddaje się więcej energii.

III. Konsekwencje łańcucha progów: nie każde zaburzenie dojdzie daleko

Wiele „sygnałów” gaśnie w źródle lub utkwi w polu bliskim z powodu progu propagacji:

• Niewystarczająca koherencja: Koperta rozpada się od urodzenia, nie tworząc trwałego pakietu.
• Nietrafione okno: Częstotliwość wpada w mocno absorbujące pasma otoczenia i gaśnie na krótkim dystansie.
• Niedopasowany kanał: Brakuje odpowiedniego kanału o niskiej impedancji lub orientacja nie pasuje, więc energia szybko się rozprasza.

Aby dotrzeć daleko, sygnał musi jednocześnie spełniać trzy warunki: dobrze uformowany pakiet, właściwe okno przezroczystości i zestrojenie z kanałem.

IV. Zgodność z istniejącymi teoriami

• Zgodność z mechaniką kwantową: Twierdzenie „energia porcji skaluje się z częstotliwością” pozostaje ważne. Teoria Włókien Energii zakotwicza pochodzenie dyskretności w progu formowania (źródło) i progu domknięcia (odbiornik), bez wprowadzania nowych bytów.
• Kompatybilność z elektrodynamiką kwantową: Praktyka obliczeń traktująca światło jako kwanty pola pozostaje w pełni użyteczna. Teoria Włókien Energii dodaje namacalną perspektywę substratu: morze ogranicza propagację i fazę, a włókna oraz materiał dostarczają progów i domknięć.
• Spójność z klasyczną teorią fal: Interferencja i dyfrakcja to zjawiska falowe. Teoria Włókien Energii podkreśla: fala kształtuje drogę, progi kwantyzują transakcję—obie strony współistnieją bez sprzeczności.

V. Najważniejsze punkty

• Światło zachowuje się jak pakiety fal, które w morzu energii propagują się i interferują zgodnie z prawami fali.
• Dyskretność („po jednej”) wynika z progów: formowania pakietu w źródle i domknięcia u odbiornika, przez co emisja i absorpcja przebiegają porcjami.
• Zjawisko fotoelektryczne ujawnia twardy próg u odbiornika: barwa decyduje, czy porcja przejdzie przez bramkę; natężenie zmienia jedynie tempo porcji, nie energię na porcję.
• Rozpraszanie Comptona pokazuje geometrię jedna porcja–jeden elektron: większy kąt → większe oddanie energii → silniejsze przesunięcie ku czerwieni.
• Nie każde zaburzenie staje się „światłem dalekiego zasięgu”: tylko pakiety dobrze uformowane, właściwie okienkowane i zestrojone z kanałem docierają daleko; pozostałe gasną blisko źródła.