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光的本质和光量子模型  

2010-01-21 06:50:15|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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作者 天津大港油田 李新民

摘要 光不是物质,光是有别于物质客观存在的能量。在此基础上结合光量子的概念,提出光量子是随时间自由膨胀的能量弦,简称光弦。

一 引言(摘自10000个科学难题物理卷)

1905年爱因斯坦在普朗克黑体辐射理论工作的基础上提出假设:频率为υ的光,其能量不是连续的,它以一一份一份的形式集中在光量子上面,光量子能量为ε=hυ,此处h为普朗克常数。光量子到底是什么?它是指一种物理实体,还是仅仅指一份能量(动量),它与电磁波又有何关系?这很难把握,爱因斯坦左右为难。他说“这个问题足够把他赶进疯人院了”。爱因斯坦又说:“整整50年的自觉思考,没有使我更接近于解答光量子是什么这个问题。的确,现在每一个不老实的人都相信,他懂得它,可是他在骗他自己。”2003年,在一份纪念兰姆90岁诞辰兼讨论光的本质的专集上,量子光学专家Zajonc说:“我们对光量子的无知与爱因斯坦当年情况差不多”。他还说:“光量子是不可捉摸的”。

二 光是什么

1 光是能量

光不是物质,光是有别于物质客观存在的能量。客观有两个存在,一个是物质,另一个是能量。光是客观能量的一种运动形式。宇宙中所有的光等能量都是由物质运动释放出来的,光是其中的一种运动能量的运动状态。宇宙是由能量和物质以及他们之间的相互作用和运动所组成的。宇宙空间是由能量形成的,空间是能量的存在形式,能量是产生空间的必然,不存在没有能量的空间。宇宙空间由物质释放出来的动能量空间,宇宙微波背景热辐射能量空间和没有温度没有频率的基态能量空间混合(叠加)在一个能量空间所组成。动能量或动能量空间是自由膨胀的,光是一种动能量,在自由膨胀过程中,光的能量空间体积不断膨胀大,波长不断被膨胀长,直到宇宙微波背景热辐射的波长,光此时转化为宇宙背景热辐射能量。宇宙微波背景温度是一个不变的2.7K温度,是宇宙空间有限形成的。如果宇宙无限,2.7K的能量会一直膨胀下去,一直到0K为止。宇宙微波背景能量在有限的空间中将其能量逐步转化为基态能量,即动能量转化为宇宙背景能量的数量等于宇宙背景能量转化为基态能量的数量,这说明宇宙背景能量是动态平衡的能量空间。基态能量具有物质不可屏蔽性,物质吸收基态能量使基态能量空间收缩产生引力,物质释放的光等动能量产生动能量空间膨胀力。动能量的膨胀运动产生热,动能量密度高温度就高。光等动能量密度与热力学温度的比值NE是一个宇宙中普适的常量,系统的熵S是由系统的体积V乘以NE决定的因为动能量只膨胀不收缩,所以孤立系统的熵只增不减,这就是熵的本质。光等动能量是物质释放出来的能量,光源将光放在空间由光自己自由膨胀而产生运动的与光源的运动无关。

2 光是光量子

物质吸收基态能量产生运动,物质运动将吸收的基态能量转化为动能量释放出来,这样连续不断的过程表现为动能量是一份一份的能量子态,每一份能量子的能量是ε=hυ,光是能量子的一种——光量子。光量子具有一定的体积,在自由膨胀中它的体积不断增大,波长逐渐被拉平,最后丧失运动能力,转化为基态能量。

3 光是膨胀弦——光量子模型

光量子是一根具有一定长度,弯曲度和体积的膨胀弦,简称光弦。光弦有固定的膨胀方向,它的方向是光源的法线矢量方向。光的运动是光弦的膨胀运动,光弦是随时间自由膨胀的,光弦的弯曲度是随时间自然膨胀平的。由光源发出的光弦,先发出的先膨胀,后发出的后膨胀;后发出的光弦膨胀力大于先发出的光弦的膨胀力,使作用力一直传向光前进的最前端,形成光的运动。如果光源不连续发光就不可能将发射的更远。当光弦的波长膨胀到宇宙2.7K热辐射波长时,光弦转化为宇宙背景能量,宇宙背景能量弦膨胀直了以后(没有频率和温度了)就转化为宇宙基态能量。一条光弦是沿着光源的法线方向首尾衔接的膨胀运动着。由于一束光线有沿不同法线方向的光弦,所以光线在前进方向是逐渐发散的。光是能量,不同的光有不同的体积和能量密度,当光线的能量密度与环境的能量密度之差越小,发散的越慢。这是热力学第零定律的实质表现,也能说明为什么热水比冷水冻得快。在系统中,密度高的动能量膨胀率就大,当热水和冷水温度一样时,热水已获得了一个大于冷水动能量的膨胀速度,使得热水先和快的膨胀到低温或频率。

三 光弦的性质

1 光的存在时间和光的运动距离是有限的。

2 光是随时间加速的矢量函数,其自变量是时间。

3 光的运动是光弦自由膨胀的结果,与光源运动无关。

4 光弦的膨胀运动(密度差不大时)能很好的解释几何光学的独立传播定律和直线传播定律。

5 光是膨胀力的传递,力的传递寻求平稳路线(省力原则),费马原理成立;同时也可以解释光压的机制。

6 光弦的膨胀方向就是光的运动方向,在遮挡物后面会留下阴影。几何光学就是由此性质决定的。

7 衍射和干涉是由光线的扩散性造成的。

8 光弦是按法线方向膨胀的,是以光源为中心的放射波,所以光是横波。

9 按法线运动的光不同点的光弦膨胀率不一样,在不同的等球面上沿法线方向分布着不同的量子化能级;使光看似好像是球面波。

10先膨胀的光弦膨胀力小,频率低;后膨胀的光弦膨胀力大,频率高,这就解释了光电效应中光电流只取决于光的频率。

11 光既不是平面波也不是球面波,球面波是理想模型。

12光的波粒二象性用光弦的单独运动和集体运动来解释。

四 光的能级

一条光线是由不同膨胀率的光弦构成的,一个波长为λ频率为υ的光弦的能量是hυ,当一个光弦从光源膨胀到波长为λ时膨胀力所做的功是Fr,既有

hυ=Fr

式中F是光弦的平均膨胀力,将上式两边除2πee,这样分子和分母都是能量单位,整理后就得到了一个无量纲的纯熟精细结构常数。

五 光速与声速比较

1 发光机制

光是物质释放出来的一种运动形式的动能量,光是光源将光放在空间然后光自己自由膨胀产生运动的。光是光量子组成的,光量子是光弦,光弦的膨胀力的逐步传递产生光的运动,即光的运动速度与光源的运动无关。

2 发声机制

对介质某质点施加一个作用力,则该点的分子空间或分子能量空间被压缩,这点的分子有恢复应力,即物质的弹性模量。这个应力向介质四周再逐点的作用于相邻的分子空间,使其作用力向四周逐点的传递下去形成声波。声波也是法向矢量,也是放射波。这样声波和介质的运动有关,和发声源-----施力体的运动无关。

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