Technologie, Nauka
Energia fotonu w wodzie
Przesłanka: zależność emisji fotoelektronów od ośrodka, przez które przenika fala elektromagnetyczna.
Pod linkiem "ps." jest wiele wskazań o zewnętrznym efekcie fotoelektrycznym jako zjawisku fizycznym polegającym na emisji elektronów z powierzchni przedmiotu, który opisuje wzór:
( 1 ). hv = W + Ek
gdzie:
h – stała Plancka,
v – częstotliwość padającego fotonu,
W – praca wyjścia,
Ek – maksymalna energia kinetyczna emitowanych elektronów.
I. Graficzny model poglądowy efekt fotoelektryczny bez wody np. w powietrzu, lub w próżni technicznej:
II. Model w wodzie:
Różnica między modelami polega na zmianie ośrodka, przez który przenikają fotony. Wzór 1 wskazuje na związek energii fotonu i fotoelektronu z ośrodkiem, przez który przenikają. Praca W dotyczy ośrodka, do którego foton wnika, i z którego elektron jest wyrzucony. Aby doszło do efektu fotoelektrycznego foton padający na przedmiot musi posiadać określoną energię dla danego przedmiotu. Czy foton wyemitowany nad woda, który czyni efekt fotoelektryczny w modelu I, uczyni taki efekt również w modelu II?
Aby zachodził efekt fotoelektryczny dla fotonów emitowanych przez to samo źródło w obu modelach, to ich energie ingerencji w przedmiot muszą być równe, ponieważ W nie ulega zmianie, czyli niezależne od ośrodka przenikania fali elektromagnetycznej:
( 2 ). Ef(I) = Ef(II)
Wiemy jednak, że szybkość fotonów zależy od ośrodka. Dla próżni wynosi w przybliżeniu 3 * 10^8 m/s, a dla wody wynosi w przybliżeniu 2,2*10^8 m/s. Stąd wskazanie, że woda zmienia prędkość światła względem formy ruchu fali elektromagnetycznej w próżni. Zatem czy woda zmienia energię fotonów? Jeżeli tak, to zmiana może polegać na jej zwiększeniu, wówczas Ef(I) < Ef(II) lub zmniejszeniu, wówczas Ef(I) > Ef(II). Zmiana powinna być zgodna z zasadą zachowania energii. Ponadto istotne w tym ułożeniu jest to, jak na energię fotonów ma wpływ głębokość zanurzenia przedmiotu w wodzie?
ps.
Studium eksperymentu w oparciu o wybrany przykład innowacji.
***
Dopisane po wskazaniach SNAFU 5 listopada 2020, 05:15, 5 listopada 2020, 05:31
Wskazówki SNAFU wprowadziły mnie w tor. To jadę.
1. "praca wyjścia nie ulega zmianie"
Wyróżniłem kolorem czerwonym wskazanie w notce. To nie przekonanie. W opisie zmieniłem ośrodek powietrze lub próżnia na wodę i pozostawiłem kontekst do ośrodka materiału bez zmian. Przyjąłem pominięcie dopisania "założenie, że praca wyjścia nie ulega zmianie" z powodu uwagi na zagadnieniu, czy fotony o odpowiedniej energii w ogóle dotrą poprzez wodę do przedmiotu.oraz że ewentualny wpływ wody będzie na tyle mały, że na tym etapie zagadnienia mogę to pominąć. Po prostu, że się prześliznę z W = constans.
2. Czy swobodny elektron może w ogóle istnieć w wodzie?
Głównym celem, planem notek, jest ułożenie opracowania jak najprostszej specyfikacji technicznej układu i czynności wykonania eksperymentu tylko w celu poznania czy zajdzie efekt fotoelektryczny w wodzie, pod wodą? Pomysł pochodzi z przesłanki, że w rzeczywistości od pomysłu do praktyki jest omawiana koncepcja, a internet nic więcej nie umożliwia (idea internetu dyskusji projektowe). Gdybym dysponował jako zainteresowany inwestor przysłowiowym milionem złotych w Polsce lub dolarów w USA, to bym zlecił temat naukowcom i inżynierom. Jednak oni również by najpierw opracowali startup koncepcję zanim wydadzą pieniądze na środki techniczne i zaangażują czas na zbadanie praktyczne wszystkich możliwych związków w ułożeniu.
W opisach efektu fotoelektrycznego zauważyłem w pierwszym przybliżeniu dwa modele i przy dalszym rozpoznaniu, jeżeli będzie możliwe skonkretyzowanie, to napiszę o tym notkę. Tu szkic. Nie mam opracowania, o którym piszę poprzez wybierane jego fragmenty. Wszystko zmyślam na bieżąco. Chodzi o modele, nazwę je roboczo, elektrostatyczny i elektrodynamiczny:
- - Elektrostatyczny to ten, w którym metalowa płytka jest elektryzowana ujemnie elektronami przed oświetleniem i to te elektrony są czynione fotoelektronami zatem czy taką metodę można ułożyć w pętle - naelektryzowanie porcją elektronów i ich oddzielenie, wprowadzenie do wody, ponowne naelektryzowanie kolejną porcją elektronów, aż do osiągnięcia określonego stanu granicznego, np., zależnego od wzrostu potencjału elektrycznego fotoelektronów w wodzie (na to, na szybki wzrost tego potencjału, kiedyś zwrócił uwagę SNAFU), oraz od objętości zbiornika z wodą.
- - Elektrodynamiczny to ten, który związany jest z obwodem zamkniętym, dwie elektrody, przepływem prądu elektrycznego (jak we wskazaniu SNAFU).
Zatem w perspektywie opracowania chodzi o źródło elektronów stających się w zjawisku fotoelektronami i wobec nich metodę pomiaru. Stąd, jak wyżej: czy poprzez wodę dotrą fotony do przedmiotu, a jeżeli tak, to następnie, skąd wziąć te elektrony do zjawiska fotoelektrycznego - metoda elektrostatyczną czy elektrodynamiczną? Jeżeli założyć, że staną się fotoelektronami, zostaną wyrzucone do wody, do obszaru zajętego prze wodę, to ten stan generuje powyższe pytanie [2], które przejmuje dalszą inicjatywę. Ponieważ, jak wskazuje SNAFU woda to nie elektrycznie obojętne molekuły, a tych elektrycznych związków fotoelektronów z "materią" wody może być więcej:
Ostatecznie modeluje ułożenie zasada zachowania ładunku elektrycznego, stąd, poglądowo ujmując, z fotoelektronami zachodzą przemiany generujące jony ujemne OH-. Na tym etapie przyprawa z fantastyki: gdyby takie ułożenie nadmiarowości elektryczności ujemnej było mechanicznie trwałe to tymi jonami można by mieszać wirnikiem mieszając wodę zawierającą nadmiar elektryczności ujemnej w zadanej objętości. To już jednak by wymagało tego przysłowiowego miliona złotych / dolarów, prowadzi do zagadnienia inżynierii materiałowej struktury materialnej zbiornika.
3). "zacząć od pokazania, przy pomocy doświadczenia"
Generalnie to nie mam takiej możliwości, aby w przysłowiowym garażu lub na strychu czy w pokoju majstrować. Zmyśliłem sobie ideę internetu dyskusji projektowej z celem ułożenia minimum szkicu specyfikacji technicznej i czynności wykonania eksperymentu. W internecie jest wiele wskazań, że są osoby mające możliwość i hobby technicznego majsterkowania. Zmiana ośrodka dla zjawiska fotoelektrycznego z powierza, próżni, na wodę, może okazać się bardziej ingerująca w powszechnie znane modele fotoelektryczne, dydaktyczne, naukowo-badawcze, czy więcej, również przemysłowe. Przesłanki tego wskazuje właśnie omawiany przypadek mojej wyroczni za naturę przeymując W = constans. Myślałem, że się tym prześliznę, a to potencjalna wyrocznia, na której można się pośliznąć. Wówczas w praktyce pojawiają się pomysły, co zmienić, i tak można wpaść w koleiny wersji układów, majsterkowania, angażującego czas i koszty. Suma wszystkich uwarunkowań sprawia, że czasem układa mi się w hydroelektronowe gizmo <- jak pod likiem wykazał to SNAFU. Zatem by to podkreślić, wyróżnić wskazania SNAFU, napiszę symboliczny wzór:
( 3 .) hv [I, II] = W [I, II] + Ek [I, II]
wraz z uwagą, że nie wszystko z modelu I może zadziałać tak samo w modelu II.
Co się wydarzy, jeżeli fotony będą parły naturą zjawiska fotoelektrycznego by czynić wyrzut elektronów, a z powodu własności cząsteczek wody w stanie ciekłym one nie będą mogły opuścić materiału? Fotony te powinny przekazać pęd i energię do ułożenia w strukturze elektromagnetycznej materiału przedmiotu. Przedmiot powinien się ogrzewać, a sposobem ciepła zmiany form energii, ochładzać się w wodzie.
4). Woda jako ośrodek ruchu fotonów i elektronów w zjawisku efektu fotoelektrycznego.
Jak wskazuje SNAFU istnieje możliwość techniczna ułożenia układu i przeprowadzenia doświadczenia rozpoznania (pomiar) czy efekt fotoelektryczny istotnie zachodzi przy użyciu, np., elektrod metalowych zanurzonych w wodzie.
Zatem wyróżnię wskazówkę SNAFU; :"Praca wyjścia w przypadku efektu fotoelektrycznego w próżni to różnica pomiędzy energią potencjalną swobodnego elektronu w próżni, a poziomem Fermiego dla danego metalu. Czy energia potencjalna swobodnego elektronu w wodzie jest równa tejże energii w próżni? "
Ile próżni dla fotoelektronu jest w wodzie?
Powyższy opis może zawierać różne wady.
Być może pomiędzy powierzchnią przedmiotu (metalu) i tuż przy niej warstwą wody powstanie elektronowa fluktuacja piorunowa?
