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波的本质  

2010-02-11 11:53:01|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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作者 李新民

    自然中存在三种波物质振动波,能量波和物质运动波。物质振动波就是机械波;能量波是电磁波等辐射波;物质运动波是电子等粒子运动波。前两种波是作用力传递形成的波,后一种是运动轨迹形成波的近似。也就是说前两种波是客观存在的,后一种是将运动化为波的运动形式进行近似。物理学中,机械波是由机械扰动产生,它的传播依赖于可变性的弹性介质,如空气,水和金属等的存在。电磁波是电磁场的扰动产生的,所以电磁波不需要介质可以在真空传播。在量子力学中,电子波等是作为一假设引入的,不管量子学派承认与否,波函数和薛定谔方程是经验函数和方程。物理学中的波到现在还只是数学概念和原理,波动并不是运动和轨迹;波长,频率和振幅代表什么物理意义无答案;特别是将波看成是在介质中的运动是严重的错误。一条在介质和空间运动的波是不存在的,波是数学的描述不是物理的存在。机械波是弹性力(恢复应力)的扩散传播,并不是在介质中有波的运动。能量波是能量子膨胀力的传播,当然与介质无关。电子波是人为的,为方便对微观世界的描述和计算。像麦浪和沙浪也具有像机械波的类似性,只不过力的传递是风不是麦和沙之间力的传播。

一 机械波

       对弹性介质施加一个力,在作用点处的一些分子空间(分子能量空间)被压缩,介质有恢复应力和弹性模量,这些分子的恢复应力向四周相邻分子传递应力,使作用力传递下去,形成力在传播中大小的波动,恢复应力的传递是全方位的,所以机械波不仅是横波和纵波的混合波,而是全方向的混合波,因此介质的弹性模量和密度决定了机械波的速度和传播距离。应力是向相邻的分子逐个传递的,一个分子的力只能传递到第n个分子,第一个分子到底n个分子间介质的距离就是半波长。随着时间的推移,第一个分子的力逐渐小或0,第二个分子的力变为极大,第二个分子的力最远传递到第n+1个分子,力的传播随时间在波前方以波形的大小前进并向四周传播。在同一介质中,两列同一大小的应力波(相向)相遇在某一区域时作用力抵消表现为驻波;相同方向的力传播在某一时刻和区域叠加产生共振。机械波的传播是时间的函数,在某一时间间隔内,迎着波源所感受的很多波,其波峰数大于静止和相反运动的源的数,好像有一条波的波长变短了,频率增高了;也就是说多普勒效应不是迎着波源一条波频率会增高,而是很多波的效应。振幅是第一个分子的恢复应力和第n个之差。

二 能量波

       光和电磁波等辐射波是不同于物质的客观存在的能量,能量是由能量子组成的;光是由光量子组成的,光量子是一种能量子,能量子是自由膨胀的。下面以光波为代表讨论能量波的运动和相关性质。我在《光的本质和光量子模型》一文中对光进行了描述,说明了光是光量子或光弦由光源的法线方向传递膨胀力的,表现为横波,是放射波;一条光线就是一条放射波。一条从光源发出的光线,后面的光量子膨胀力大于前面的光量子膨胀力,第一个光量子的膨胀力只能传到第n个光子,光线在此处出现一个膨胀力的极小值,从第一个光量子到第n个光量子的距离是光的半波长,它们之间的力差是光的振幅。随着时间的推移,第二个光量子代替第一个光量子的位置使力逐级传递下去,使力的传递呈现波的形式。光运动不是波,光是直线运动和传播的,光的波动是描写光量子膨胀力在一条光线上随时间的变化情况。

三 电子波

 另文讨论

       以上对机械波和能量波的讨论给出了波的本质,回答了振幅,频率和波长的物理含义,从本质上解读了波是什么这个困惑量子学界的问题,有助于量子力学诠释。

   (很抱歉,没有图叙述困难,我在学习)

  

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