再论物理学中色散的内涵
胡 良
深圳市宏源清实业有限公司
摘要:光线打到一对双缝时,只要两缝间隔不太远(小于光子的波长,这是极重要的边界条件),就会出现干涉条纹。如果将光强减弱,使光源发出的光是一个个光子(让光子一个个发射);在前一个光子打在屏上之后,再让后一个光子发出,少量光子将在屏上形成随机分布的图案。如果随着光子数量的增多,屏上将逐渐显示出与光波情形相同的干涉条纹。
关键词:色散,相位,波粒二象性,量子场论
作者:总工,高工,硕士
The Connotation of Dispersion in Physics
The energy constant (Hu) is the smallest energy unit,Hu = h * C=Vp*C^(3), which reflects the intrinsic relationship between the vacuum speed of light (C) and Planck's constant (h).
Keywords:Dispersion, phase, wave-particle duality, quantum field theory
1双缝衍射的核心逻辑
当在缝隙处放上监视器,再用电子枪向带有两个缝隙的挡板发射许多电子(或光波)的时候,电子(或光波)在监视器处体现粒子性,在后面的屏上不再形成干涉条纹。
在缝隙处撤出监视器,再用电子枪发射许多电子(或光子),在后面的屏上干涉条纹又出现了。干涉条纹的出现,体现了当许多电子在穿过两处缝隙的时候是以波的形式运动的。
从另一个角度,对于双缝干涉实验,考虑光子由一个光源出发,通过与光源等距的两条平行狭缝,射到感光屏上,在屏上呈现出光子的分布。
在实验过程中,先分别打开一条狭缝,关闭另一条,这时感光屏上的强度分布为光子通过单缝的衍射图样。
然后,将双缝同时打开,这时在屏上得到的是光子通过双缝后形成的干涉图样。这个实验证明了光具有波动性。
换个说法,如果在电子双缝衍射实验过程中加上一个光源,放置在第一块隔板后面的两条窄缝之间。由于光子的测量效应可知电子通过的是第一条缝,还是第二条缝。此时,屏上的衍射图形就失去干涉条纹。
在电子的双缝衍射实验中,通过光子测量微观粒子通过哪一条缝时,确定了微观粒子的粒子属性,从而导致干涉条纹的消失。
Hu=Vp*C^(3)=h*C=(Vp*f)*[(C^(2)/λ]*λ^(2).
如果移去光源,则又会重新出现干涉条纹,体现为观测导致相干性消失。
Hu=Vp*C^(3)=h*C=Vp*[(C^(2)/λ]*(C*λ)=Vp*[(C^(2)/λ]*[r^(2)*ω]。体现了光子的波动性。
根据量子三维常数理论(能量常数理论),与微观粒子相联系的波本质上是概率波,波函数在空间中某一点的强度与在该点找到粒子的概率成比例。
当双缝同时打开时,电子有可能通过其中任何一条缝。只打开一条缝时,对电子来说只有一种可能,与双缝同时打开是完全不同的,此时应该采用不同的概率波来表达。
电子通过双缝后,概率波相干而产生干涉图样,亮条纹的处波的强度大,意味着电子出现的概率大(或者说电子数目多);暗条纹的处波的强度小,意味着电子出现的概率小(或者说电子数目少)。
统计大量的单电子(每相隔一段时间再发射一个电子)积累后.感光板将显示出干涉条纹,表明单电子的落点仍然由波控制.体现了电子落点分布呈现出干涉条纹。
这说明,波粒二象性里的波,也是粒子运动的概率规则,体现了存在隐变量(相位)。
测量之所以导致量子态相干性的消失,是被观测的微观系统相位的确认过程,体现了用光子观测电子,对电子的干扰直接导致相位的确定。量子不确定性体现了测量手段会对被测量物产生干扰。
根据量子三维常数理论(能量常数理论),光线打到一对双缝时,只要两缝间隔不太远(小于光子的波长,这是极重要的边界条件),就会出现干涉条纹。如果将光强减弱,使光源发出的光是一个个光子(让光子一个个发射);在前一个光子打在屏上之后,再让后一个光子发出,少量光子将在屏上形成随机分布的图案。如果随着光子数量的增多,屏上将逐渐显示出与光波情形相同的干涉条纹。
可见
Hu=Vp*C^(3)=h*C=(Vp*f)*[(C^(2)/λ]*λ^(2),体现了光的粒子性。
Hu=Vp*C^(3)=h*C=Vp*[(C^(2)/λ]*(C*λ)=Vp*[(C^(2)/λ]*[r^(2)*ω],
体现了光的波动性。
2相位的内涵
对于一个波来说,某个时刻在其循环中的位置就是相位(也称相角) 。具体来说,是一种其是否在波峰,波谷及它们之间的某点的标度,表达了波形变化的度量。 当波形以周期的方式变化,
可用函数,
Y=Acos(ω*t+φ),表达;其中,(ω*t+φ)就称为相位。
例如,在交流电中,相位体现了交流电在任何时刻状态的物理量;交流电的大小及方向是随时间变化的。
对于正弦交流电流来说,i=I*sin(2π*f*t)。
其中,i表达交流电流的瞬时值,I表达交流电流的最大值,f表达交流电频率,t表达时间。
可见,随着时间变化,交流电流将从零变化到最大值,从最大值变化到零,又从零变化到负的最大值,最后又从负的最大值变化到零。而(2π*f*t)实际上就是相位。
此外,对于两个频率完全相同的交流电相位的差来说,体现为相位差(相差)。
从广义的角度来看,宏观物体的运动,同样,有相位这个概念。例如,月亮围绕地球运行,其相位就总是变化的,类似于交流电流的变化。这点很重要,这意味着,宏观的物理学规律实际上与微观的物理学规律本质上是一样的。换句话说,宏观的物理学规律是对微观的物理学规律统计后的结果。
3色散内涵
色散广义的说是指复色光分解为单色光而形成光谱的现象。几列波在媒质中传播,它们的频率不同,传播速度亦不同,这种现象叫色散;而在物理学中,把凡是与波速,波长有关的现象,叫作色散。
从另一个角度来看,材料的折射率随入射光频率的减小(或波长增大)而减小的性质,称为色散。
光线随着其折射率不同而颜色各异;可见,颜色是光线本身固有的属性。
反之,同一颜色则具有同一折射率。换句话说。颜色种类与折射程度是光线所固有的属性,而与折射,反射等其它因素无关。此外,白色是由光线适当混合而成的。
根据量子三维常数理论,光子具有内禀的一维空间速度(真空中的光速),具有内禀的三维空间速度。这意味着,光子在媒质中的传播速度仍是光速(真空中的光速),但是由于媒质的影响(其影响与光子的频率相关),光子走的是曲线,让人感觉速度变慢了。这就是光子离开媒质,马上恢复光速的原因。
对于自然物的颜色来说,是由于该物质对某种光线反射得多,而对其他光线反射得少的原因.
光的色散说明了光具有波动性。因为色散是光的成分(不同色光)折射率不同引起的,而折射率由波的频率(或波长)决定。光同时也具有粒子性,例如,光电效应。光子的波粒二象性,本质上是相位变化的原因。
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