До сих пор мы говорили лишь о волновой природе электромагнитных колебаний, о том, что электромагнитная энергия существует в виде колебаний разных частот, разных длин волн. Нужно указать, что потоки электромагнитной энергии имеют и свойства, характерные для частиц.
Потоки электромагнитной энергии складываются из отдельных элементарных частиц — квантов. Это — мельчайшая неделимая порция энергии. Энергия, которая содержится в одном кванте, либо, как довольно часто говорят, размер кванта, зависит от частоты колебаний. Энергия кванта прямо пропорциональна частоте колебаний и обратно пропорциональна длине электромагнитной волны.
Среди квантов, при всей их невообразимо малой величине, имеется свои «пигмеи» и свои «великаны»; имеется и такие, каковые занимают промежуточное положение по величине. И все они составляют единую семью, имеют наровне с различиями множество неспециализированных линия.
Эти «родственные черты» и разрешают осуществлять в мире квантов превосходные превращения. Часто «пигмеи» становятся «гигантами», а «гиганты» преобразовываются в «карликов». Такие преобразования происходят и при разных естественных процессах природы и искусственно — в разных устройствах, созданных современной техникой. На отечественной таблице продемонстрировано, как преобразуются кванты. Посмотрим эту путеводную карту по миру квантов.
Для трансформации концентрации потоков электромагнитной энергии используют трансформаторы. Это зеркала, линзы, антенны, волноводы, и катушки, связанные неспециализированным магнитным потоком. Для всех этих устройств характерно то, что частоту преобразуемых колебаний, а следовательно, и величину и длину волны квантов энергии они оставляют без трансформаций.
В более неспециализированном случае при преобразовании электромагнитной энергии изменяется не только ее концентрация, но и частота колебаний, а следовательно, и протяженность волны, и величина квантов, т. е. кванты в ходе преобразования либо дробятся, либо, напротив, укрупняются.
Любой тип преобразователя электромагнитной энергии возможно классифицировать по двум показателям — величине квантов электромагнитной энергии на величине и входе преобразователя квантов на выходе. По этому принципу и выстроена предлагаемая таблица превращений квантов. На ней размещены всевозможные преобразователи электромагнитной энергии. Тут смогут отыскать себе место и все существующие, и все те, каковые когда-либо покажутся.
По вертикальной оси таблицы (по оси ординат) отложены частоты электромагнитных колебаний, и энергии и соответствующие длины волн квантов. Как мы знаем, что существует довольно много разных единиц для измерения энергии. К примеру, счетчики электричества дают показания в киловатт-часах. Для измерения энергии квантов весьма эргономичной единицей был электронвольт. Один электрон-вольт — это энергия, которую получает тело с единичным зарядом, пройдя под действием электрических сил разность напряжений в один вольт. По горизонтальной оси таблицы превращений квантов кроме этого отложены частоты колебаний, энергии и длины волн квантов в электронвольтах.
Каждое деление таблицы — как вертикальное, так и горизонтальное — соответствует десятикратному трансформации и частоты, и длины волны, и энергии квантов. У таблицы превращений нет границ. Ее возможно расширять во все четыре стороны. На отечественном рисунке таблица оборвана: на низких частотах (снизу и слева) — на колебаниях с частотой меньше одного периода в секунду, а на высоких (сверху и справа)— на частоте 1023 пер/сек. В этих пределах заключены электромагнитные колебания, начиная с токов низких частот и заканчивая космическими лучами.
Раздельно от области периодических колебательных процессов на протяжении нижнего края таблицы и на протяжении левой ее стороны нанесены полосы постоянного тока. Постоянный ток возможно назвать током нулевой частоты с вечно долгим периодом колебаний и вечно громадной длиной волны. В каждой клетке отечественной таблицы видятся два электромагнитных колебания. Этим она напоминает таблицы шахматных турниров, на которых проставляются результаты встреч всех участников между собой.
Но по диагонали таблицы видятся колебания однообразных частот. Участники турниров сами с собой не видятся. В турнирных таблицах клетки по диагонали зачеркиваются. В отечественной таблице по диагонали должны размешаться аппараты и приборы, каковые не меняют ни частоты, ни длины волны, ни размера кванта потока электромагнитных колебаний. Тут возможно разместить трансформаторы, т. е. устройства, каковые изменяют концентрацию потока электромагнитной энергии — плотность потока квантов
В регионах, лежащих по обе стороны от диагонали, видятся колебания различных частот. Мы приняли, что в верхней левой части таблицы расположены преобразователи, каковые из высоких частот дают колебания более низкой частоты. Тут удлиняют волну, измельчают кванты.
В нижней правой части таблицы помещены преобразователи, каковые, напротив, повышают частоту колебаний. Тут волна сокращается, а кванты укрупняются.
Стрелки по диагонали таблицы и по ее краям показывают направление превращений.
На вертикальной полосе с левой стороны таблицы расположены преобразователи всевозможных колебаний в постоянный ток: выпрямители переменных токов, и термо- и фотоэлементы.
На горизонтальной полосе снизу таблицы даны преобразователи постоянного тока в электромагнитные колебания. На данной полосе находят себе место индукционные катушкп с механическими прерывателями, производящие переменный ток с частотой в десятки герц. Правее идут генераторы с ионными и полупроводниковыми вентилями, после этого — генераторы ТВЧ с электронными лампами, потом — источники света, за ними — рентгеновские трубки.
При построении отечественной таблицы принято, что эти энергии на входе преобразователя берутся по вертикальной оси, а эти выхода — по горизонтальной оси. Само собой разумеется, возможно было бы расположить преобразователи и по-иному: понизители частоты послать вниз вправо, а повысители, напротив, поместить вверху в левой части. Но будем придерживаться принятого размещения и вычислять, что вход на таблицу — справа и слева, а выход — вверху и внизу.