Matematyczne zasady filozofii ufizycznienia.
Salonowe laboratorium.
Przesłanka: Uziemienie.
Uziemienie – przewód wykonany z przewodnika łączący ciało naelektryzowane z ziemią. W wyniku połączenia ciało naelektryzowane oddaje lub przyjmuje odpowiednią liczbę ładunków ulegając zobojętnieniu (staje się elektrycznie obojętne).
Model eksperymentu, szkic:
- Lampy sterylizujące UV są wykorzystywane do usuwaniu z wody bakterii, czyli założenie, że fotony UV "przenikają przez wodę".
- Animacja: "Fotoemisja z powierzchni blaszki cynkowej".
- Film, prezentacja: "Efekt fotoelektryczny - Doświadczenie fizyczne".
- szkic układu:
Założenie: Z produktów dostępnych na rynku, po dostosowaniu, można skonstruować "układ hydroelektronowy" - Google: lampa kwarcowa, szyba kwarcowa, blacha cynkowa, akwarium, itd.
Ułożenie:
Fotony UV wybijają elektrony z powierzchni płytki cynkowej, co czyni ją naelektryzowaną ładunkiem dodatnim, a ubytek elektronów z płytki uzupełniony jest poprzez uziemienie.
Badanie:
Pytanie: Czy elektroskop ukaże, że w zbiorniku wystąpiła emisja fotoelektronów?
Odpowiedź: Tak.
Czy odpowiedź jest poprawna?
Nie jest taka oczywista, w szczególności, jeżeli jest teoretyczna, a nie efektem poznania praktycznego.
Kontekst. Pytanie potencjalnie zainteresowanego inwestor w "badania hydroelektronowe":
Czy elektroskop ukaże, że w zbiorniku wystąpiła emisja fotoelektronów?
Zatem odpowiedź względem nieznanego nie zależy od pytania, tylko od pytającego.
***
Dodane po komentarzu SNAFU, 4 listopada 2019, 07:18.
Ile potrzeba by było dolarów, aby w realnym, profesjonalnym, zleceniu badań hydroelektronowych rozwinąć i zweryfikować wskazane "procrastination" rozważania Pana SNAFU (mnie się ułożyło, że milion dolarów - zespół 5 osób, rok na badania, 500 tys. na wynagrodzenie dla zespołu, 500 tys. na sprawdzenie techniczne różnych pomysłów, wariantów, układów, oraz prezentacje, publikacje wyników, itp.)?
SNAFU tak ustawił na planszy punkty obserwacyjne na pole szkicu modelu eksperymentu, że nie ma jak się prześliznąć.
W powyższym szkicu modelu jest folia/blacha cynkowa z powodu popularyzacyjnego opisu przykładów efektu fotoelektrycznego ze wskazaniem na płytkę cynkową. Nie spotkałem się z dopisaniem wymagań dla płytki, zatem jest bez uwzględnienia, czy chodzi o płytkę polikrystaliczną, czy o monokryształ cynku (Cynk ... nie reaguje natomiast z wodą w warunkach obojętnych - https://pl.wikipedia.org/wiki/Cynk). Lampy sterylizujące UV są wykorzystywane do usuwaniu z wody bakterii (fotony UV-C, dł. f.em. 200-280 nm), stąd przyjęcie, że fotony UV przenikają przez wodę. To "wikipediowe" ułożenie ma znaczenie, choć wychodzi "gizmo" i daleko jeszcze do inżynierii. Zatem szkic modelu może mieć znaczące niedookreślenia wymagane w rzeczywistym eksperymencie.
Podążając za wskazówkami SNAFU.
Internet - http://ncbj.edu.pl/wyklady-dla-studium-podyplomowego-z-energetyki-jadrowej - Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Wykłady dla studium podyplomowego z energetyki jądrowej - Promieniotwórczość: 2. ROZDZIAŁ II. PRZECHODZENIE CZĄSTEK NAŁADOWANYCH PRZEZ MATERIĘ,
str 1. - Rys. 2.1 Przechodzenie elektronów przez wodę.
str 5. - Tabela: Zasięg elektronów w różnych materiałach.
Podejście do zagadnienie od strony energii kinetycznej fotoelektronów względem zasięgu:
Przeniesienie wartości z modelu efektu fotoelektrycznego układu katody i anody do modelu z wodą wskazuje, że energia kinetyczna jest znacząco mała. Dla elektronu o energii kinetycznej rzędu 1 MeV zasięg w wodzie to skala 4 milimetrów.
Lampa kwarcowa o mocy N watów emituje energię w ilości Ej dżuli w czasie 1 sekundy w postaci energii fotonów Efuv, stąd ilość fotonów to nf = Ej/Efuv. Zakładając, ze każdy foton wybija elektron, to by wskazywało na ilość fotoelektronów. Wobec nich jest ilość wielu moli cząsteczek wody, które przy powierzchni płytki cynkowej tworzą, w pewnej molekularnej szerokości statystycznej, pierwszą warstwę, "ścianę" zaporową:
"zapora" z cząsteczek wody
???????? fotony UV ????????? <- co tu się wydarzy z fotoelektronami?
warstwa powierzchni metalu
Czy na każdą sekundę bombardowania fotonami UV powierzchni metalu w ogóle pojawią się fotoelektrony, czy jakaś procentowa ilość fotoelektronów pokona ścianę zaporową z cząsteczek wody (efekt statystyczny), "przeniknie w wodę", czy może woda "cofnie", zdąży cofnąć, wszystkie fotoelektrony z powrotem do metalu?
Zatem w pierwszym przybliżeniu można by ująć, że impetem, kinetycznie, fotoelektrony nie przebiją się do przestrzeni objętości zbiornika zajętej przez cząsteczki wody i wówczas, symbolicznie ujmując, nadziei w hydroelektronowej inżynierii poczęcia nowego przemysłu nie będzie.
Jak fotoelektron, zakładając, będąc już poza "granicą struktury materii metalu", a przed warstwą cząsteczek wody, będzie "widział wodę" - jako chmurę molekuł i w niej szczeliny? Czy zadziała tylko oddziaływanie z natury własności kinetycznej elektrycznej cząstki (elektronu), czy może również własność korpuskularno-falowa? Jednak emisja fotoelektronów z powierzchni płytki, to nie emisja strumienia elektronów na szczeliny.
Jeżeli fotoelektrony byłyby wyemitowane i zawracane przez cząsteczki wody, a poprzez uziemienie następowało uzupełnienie wybitego elektronu, to powrót zawróconego elektronu musiałby zajść szybciej, niż zachodziłoby jego uzupełnienie.
Dopisane 06.11.2019:
Czy woda mogłaby wzmocnić potencjał fotoelektryczny tysiące razy?
