《光的波粒二象性与螺旋运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光的波粒二象性与螺旋运动（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光的波粒二象性与螺旋运动光的本质是什么？牛顿认为光是物质微粒组成的粒子流。根据各种物理现象分析，光的本质是一种粒子才完全合理。粒子的特殊运动方式能产生波的特性，而纯粹的波却不可能产生粒子的特性。光和其它微观粒子它们“单个” 出现时仍旧有“波长和频率” 这两种波动的因素存在，这与粒子在某一地方的所谓出现“概率” 毫不相干，这说明粒子的出现概率并非波动的原因。人们之所以不敢相信光是种物质微粒，是因为不能解释粒子产生波动的真正原因。没有物体（粒子）会上下或左右颤动着前进，但在自然界中广泛存在螺旋运动的物体，它们具有波动的特性。当片树叶在空中飘落时我们可以看到，树叶沿同方向旋转着落向地面，形成螺旋形运
2、动轨迹。自然界中各种天体、龙卷风、水漩涡、堕落的物体、飞行的子弹、飞盘等，它们在旋转（包含自转和偏振）的同时还在做位移运动，形成“不太规则” 的螺旋形轨迹。而光粒子在做直线形式的位移运动的同时，还在做自转运动和偏振运动（偏振幅度极小），三种运动状态相互叠加，形成规则的螺旋形运动轨迹。唯有螺旋运动才能解释“德布罗意波” 现象中单个物体仍具有波动的特性。自然界中旋转的物体自转越快能量越高，光粒子同样如此，自转越快，频率越高，能量越高。频率越高的电磁波能量越高，这是唯完全合理的解释，“概率波”的说法根本不能解释这个现象。“个正电子与个负电子相遇产生个光子（产生两三个光子时相遇的不止对电子）; 个高能
3、光子和个重原子核作用时, 光子可以转化为个正电子和个负电子, 并且正负电荷总是成对消失和出现”. 说明所谓“光子” 就是由个正电子和个负电子构成的光粒子电子对. 它的质量是1.8210千克, 电子对质量极小, 却靠个正电荷和个负电荷之间的电磁力结合在起, 是结合最牢固最不容易被分解的“ 组合粒子”。 电子对产生1次偏振恰好自转1周，1秒之内自转周数就是它的频率，自转1周的位移距离就是波长，自转1周的能量是0.662610焦耳（普朗常量）。电子对能量越高，频率越高，波长越短。因为电子对具有质量小、体积小、能量高、对外不显电荷, 所以它不容易受到引力和电磁力的影响, 能保持稳定的运动状态, 长时间
4、远距离快速移动, 不需要任何介质。介质对电子对的传播不但没有作用，反而是种障碍。电子对在宇宙中无处不在，真空其实并非真空无物。星光偏转：当星光经过太阳等质量较大的天体附近时，光线中的电子对受到引力作用，运动轨迹发生偏转。因为电子对质量极小，受到的引力也很小，所以星光偏转的角度很微小。引力红移：当星光经过质量较大的天体附近时，电子对受到较强的引力作用，损耗掉少量的能量，自转速度减慢，频率降低，所以会出现光谱线向能量更低的红端移动的现象。距离地球越远的星系发出的光线经过的空间越多，经过这种引力场的可能性越大，所以越远的星系中红移星系所占比例越大。越远的星系发出的光经过这种引力场的数量越多，其中的电
5、子对能量损耗也越多，所以越远的星系“红移量” 越大。所有微观粒子都具有波粒二象性，它们都具有螺旋运动轨迹.因为受到相对较大的引力作用（如分子、原子、质子、中子）或电磁力（如质子、电子）的影响，多数微观粒子的螺旋运动轨迹都不规则.唯有电子对受到的影响最微小,具有规则的螺旋运动轨迹，能长距离快速传播。可见光和其它电磁波都是由电子对粒子流构成。可见光是种中等能量的电子对粒子流，光越亮时电子对数量越多。当光线中的电子对碰到原子时，部分被原子吸收，进入原子内部，其余部分被反射，还有部分与原子产生作用力，产生折射。气体；液体和透明固体的分子（原子）之间的间隙较大，可见光可以在分子（原子）间隙中以辐射的方式
6、传播。电子对的半径只有10微米，相对于电子对的大小来说，光线中的电子对间隔极大，（原子中电子对的密度大于光线中的密度），两束光线相交时其中的电子对产生碰撞的概率极小。我们的双眼是通过视网膜细胞吸收物体反射或释放的可见光电子对来识别物体，数量众多的电子对落在视网膜上组成物体的图像。视觉神经将图像上各个点上吸收到的电子对的数量和能量（颜色）传递给大脑进行分析。任何图像都是由众多电子对构成，因此我们不可能看到构成图像的单个电子对的详细模样。折射：当光线倾斜通过两种不同介质的界面时，在入射点“与入射光线垂直的同平面中” 两侧分别是不同的两种介质分子，两种介质分子质量大小和分子间距各不相同。电子对通过两
7、种分子之间的间隙时，运动轨迹会向引力作用更大的方偏转。比如斜着经过玻璃与水的界面时，玻璃分子质量更大，电子对运动轨迹向玻璃方偏转。经过水与冰的界面时，电子对与水侧的水分子间距更小，电子对轨迹向水侧偏转。衍射：在衍射实验中，光通过狭缝时，靠近狭缝侧壁的电子对会因为螺旋形运动而撞击到狭缝侧壁，产生反射现象。反射光斑比直射光斑暗些，狭缝两个侧壁反射的光斑分别投射到直射光斑两侧。当狭缝再宽点时，反射到对面的光斑退到直射光斑中, 两种光斑重合在起, 光斑宽度反而减小, 直射光斑较亮, 看不到其中的反射光斑。当狭缝再窄点时，反射光在两个侧壁间经历多次反射，出现多条反射光斑。在双缝干涉实验中产生光斑条纹的道
8、理也是样的，当两条狭缝之间的间距恰好合适的时侯，两条狭缝的侧壁反射的光斑重合。这些光斑不同于机械波，只存在相互叠加，不存在所谓“相互抵消” 的情况，两条光斑之间只有极少量漫反射产生的光。在圆盘衍射实验中，当光线经过圆盘边沿，其中的电子对从圆盘的固体分子与空气的气体分子之间的间隙中通过，固体分子质量大于气体分子，电子对轨迹向引力更大的固体分子侧偏转，在圆盘后距离相等角度相同的中心点汇合，这就是“泊松亮斑” 形成的原因。原子结构：当电子对进入原子时，受到原子核的引力作用，围绕原子核做快速圆周运动，它的自转频率和偏振运动（偏振幅度极小）并不改变，只是直线形式的位移运动变成圆周形式的位移运动。电子对在
9、原子内和电子样分成若干层，每层有多个频率（能量）相同的电子对。离原子核越近的电子对受到的引力越大，偏振和自转越快，频率（能量）越高（原子结构力学原理将说明具体原因）。电子对通过高速自转运动，以动能的方式储存能量；通过位移运动，改变所处位置，起别到传播能量的作用。物体原子内包含的电子对数量越多，原子能量越高，温度越高。物质的热能和内能，实际就是物质原子所包含的电子对的能量。生物细胞中的原子或分子般只适合吸收可见光电子对，能量更低的电子对不易“捕获”, 而能量更高的电子对会改变生物细胞的正常结构, 杀死细胞。可见光太强，其中的电子对密度太高、数量太多也会使细胞因温度太高而发生化学变化。比如用凸透镜
10、、凹面镜将光聚到点，用特殊器材将条形发光体产生的光汇聚条细线形成激光，这些都会杀灭细胞。X射线和Y射线中的电子对能量较高, 当它们撞击到物体中的原子时， 原子的反作用力难以将其反射回去, 只能使其运动方向产生小角度偏转， 从而产生掠射现象; 原子核也难以将它们捕获, 如同我们很难抓住快速旋转的陀螺样, 所以它们能穿过若干层原子, 产生贯穿现象。康普顿散射：当射线中的电子对撞击到散射物质中的原子核时，原子核的反作用力只能使它的运动方向产小角度偏转。电子对穿过若干层原子，与其中的原子核撞击的次数越多，累计偏转的角度越大，损耗的能量越大，频率变得越小，波长变得越长。原子核体积只有原子体积的百亿分之，
11、所以射线中的电子对虽然穿过了上亿层原子，但仍有部分电子对没有撞到原子核，穿过散射物质后仍旧保持原来的频率和运动方向。原子光谱：原子吸收和发射电子对的过程中，电子对频率不会改变。原子只能吸收与其内部电子对频率相同的电子对。原子吸收电子对产生暗线光谱；发射电子对产生明线光谱。原子核质量越大，电子对层数越多，它的原子光谱线条数越多。各种元素原子核质量不同，它们与核外电子对的距离和引力各有不同，所以各种原子的相同层次的电子对能量和频率也不相同。与此相对应的光谱线频率和条数同样不会相同。当原子内某层电子对吸收或释放数量较多时产生较粗的光谱线。通过观测发现，在可见光以外的其它电磁波区域，也存在各种原子的光
12、谱。氢原子所有电子对层之间的间距相等，第一、二、三层电子对的公转半径分别是、，并且公转方向相同。电子对的能量与公转半径的平方成反比，公转半径越大，电子对受到的引力越小，能量（频率）越小。第层、二层、三层电子对能量比是E1:E2:E3=1/r:1/(2r):1/(3r)=1:1/4:1/9. 第层到第六层电子对的能量E和频率v分别是:1=13.595eV,v1=32.893亿MHz ; E2=(1/4)E1=3.399eV,v2=8.223亿MHz ,3=(1/9)E1=1.511eV,v3=3.655亿MHz ; E4=(1/16)E1=0.85eV,v4=2.056亿MHz ,5=(1/25
13、)E1=0.54eV,v5=1.316亿MHz;E6=(1/36)E1=0.378eV,v6=0.914亿MHz.原子中所有电子对公转轨道在同平面(如同地球赤道面) 上, 并且同层次的电子对数量较多, 当内层电子对受到激发射向原子外时, 容易与外面其中层的电子对发生碰撞. 内层电子对碰撞后能量减少, 外层电子对被撞后改变运动轨迹, 射向原子外. 比如从第层射出的电子对撞击到第二, 三, 四层电子对后它的能量;频率v和波长分别是:E1-E2=(3/4)E1, v=24.67亿MHz , 波长=121.5n ;E1-E3=(8/9)E1, v=29.24亿MHz , =102.5n ;E1-E4=
14、(15/16)E1, v=30.84亿MHz , =97.22n ; E1-E5从第二层射出的电子对撞到第三, 四, 五, 六层电子对后它的能量; 频率和波长分别是:Ea=E2-E3=(5/36)E1=1.89eV,va=4.568亿MHz , a=656.2n ;Eb=E2-E4=(3/16)E1=2.55eV,vb=6.167亿MHz , b=486.1n ;Ec=E2-E5=(21/100)E1=2.85eV,vc=6.907亿MHz , c=434n ;Ed=E2-E6=(2/9)E1=3.02eV,vd=7.309亿MHz , d=410.1n ; 在氢原子可见光区域的光谱中有以上述
15、波长相对应的4条光谱线. 氢原子有频率为(1/n)v和(1/n-1/k )v的两种光谱,v是能量为13.595eV时的频率, k=+1, +2,能量传递: 第辐射, 电子对由一个物体的原子发射出来, 通过真空或气体液体分子间隙, 以辐射的方式传播到另一个物体的表面, 被其中的原子吸收。 前个物体所含电子对数量减少, 温度降低, 后个物体温度升高。 辐射可以使能量在相距较远的两个物体间传播。 物体温度越高, 辐射出的电子对能量越高, 数量越多。 第二传导, 金属原子之间间隙较小, 金属原子通过直接接触将电子对从温度较高的部位向温度较低的部位转移, 使各部位金属原子所含电子对趋于平衡, 数量相等。
16、 第三对流, 气体和液体原子(分子) 之间间隙相对较大, 原子之间通过对流时相互碰撞接触转移电子对。对物体持续加热，电子对由热源转移到物体中, 物体由固态转变为液态, 再转变为气态。 物体原子内电子对层数和能量级别并不改变, 但总数量和总能量增加。原子外部都是电子，电荷相同互相排斥，原子核与相邻原子的外层电子又会互相吸引。相邻原子在引力和斥力的同时作用下保持一个平衡距离。电子对虽然质量小，和原子核的作用力也小，但数量巨大。物体中的原子吸收到电子对，相邻原子表面几层增加的部分电子对互相碰撞，使原子之间的斥力增大，间隔距离随之增大 ，因此产生热胀冷缩。向心力只改变物体位移速度（线速度）的方向, 而不改变位移速度的大小。电子对失去原子核的引力（向心力）后，因
