用最可信可靠的證據解讀光的本質及光與介質相互作用規律系列之一

作者:彭曉韜

日期:2021.01.25

【文章摘要】:如果能用本系列之前言中四條準則對越多的、與光有關的常見物理現象與實驗結果進行解釋,就會證明這四條準則越接近客觀實際,越接近真理。對光的本質及光與介質相互作用規律的認識也就越準確。

一、依據與準則

1、光是電場和磁場,會使帶電體改變運動速度或方向(簡稱:

準則一

);

2、介質是由原子組成的,光會使原子中的電子(原子核暫忽略)改變運動狀態而使原子極化為電偶極子併產生電偶極子的電場和磁場。同時,入射光會很快消失(簡稱:

準則二

);

3、光僅相對產生它的光源速度恆定,而相對光源運動的觀測者會測量到不同的光速,並遵循速度向量疊加原理(簡稱:

準則三

);

4、介質在每次再生光的過程中會消耗半個週期的時間,所以介質內部的光速與介質密度和入射光主頻成負相關關係:密度越大、光速越小或頻率越高、光速越低(簡稱:

準則四

)。

二、與光有關的常見物理現象與實驗結果的機理解讀

1、反射光存在的半波損失 利用“準則一”和“準則二”即可很好地解釋:

入射光照射到介質表面時,介質表面原子中的電子會被改變運動狀態並使原子成為電偶極子併產生次生電偶極子場。而次生電偶極子場與入射場間的相位正好相差半個週期。原因是從外電場加速電子到電子位移量達到極大值需要入射光主頻之半個週期的時間。

2、 偏振光的法拉第磁光效應 利用“準則一”和“準則二”即可很好地解釋:

折射光是由介質中的原子重新產生的,在產生次生光過程中,原子中的電子會被外加磁場改變運動方向,從而導致其產生的次生光偏振方向隨之發生改變。外加磁場強度越大,電子改變運動方向的量就越大。同時,介質長度越長,折射光的再生次數也就越多,電子運動方向的改變數累計數就更大。這就是為什麼偏振光的偏振方向改變數與外加磁場和介質長度成正比的原因所在。

3、超黑材料單縫實驗結果無衍射光現象 利用“準則二”即可很好地解釋:

因為衍射光是由單縫邊緣產生的次生光,當單縫邊緣用超黑材料覆蓋時,當然就不能產生次生光了,衍射光也就不會有了。

4、惠更斯-菲涅耳原理 利用“準則二”即可很好地解釋:

因為只有介質存在時才能在入射光的作用下成為子光源。在真空中時,光並不能產生次生光。

5、為何世間有花紅葉綠果黃的豐富多彩顏色 利用“準則二”即可很好地解釋:

因為不同元素及元素群組所組成的物質中的原子所受到鄰近其他原子和分子的電磁作用力不同,其在入射光作用下產生的電偶極子之偶極矩自然也不同,隨時間的變化規律也不盡相同。因此,其產生的次生光的主頻也會不同。而物體表面的顏色是由所謂的反射光的主頻決定的,因此就出現了豐富多彩的各種各樣的顏色。

6、量子計算機為什麼必須在絕對零度附近才能工作 利用“準則一”和“準則二”即可很好地解釋:

因為可以用來計算的是不同運動狀態的原子,而非光子。只有將原子的熱運動儘量消除,才有可能被人類操控。如果真的是直接操控光子,就根本沒有必要降低計算機的溫度,按理應該提高溫度才會提高計算速度才對。

7、邁克爾遜——莫雷實驗

利用“準則三”即可很好地解釋:

因為實驗過程中的兩條光路一方面是在大氣層內,另一方面均被反射鏡和半透鏡各反射一次,半透鏡折射和透射各一次。因此,實驗過程中的光都是大氣層、反射鏡和半透鏡產生的次生光,其速度僅相對大氣層、反射鏡和半透鏡速度恆定,也就是相對實驗裝置速度恆定。自然就不會因為實驗裝置旋轉90度出現干涉條紋的變化了。

8、康普頓效應

利用“準則一”和“準則二”即可很好地解釋:

因為所有散射與透射X射線均是由被照射的輕金屬產生的次生X射線,其頻率變化當然由原子中的電子在入射X射線作用下改變運動狀態而導致其產生的次生X射線出現類似紅移的現象:遠離運動的電子產生的次生光頻率會降低。沿不同方向運動的電子的速度不同當然會導致不同散射方位上的頻率也有所不同。

9、光電效應

利用“準則一”和“準則二”即可很好地解釋:

因為光照射到金屬表面後,金屬內原子中的電子會改變運動狀態,當入射光產生的電磁場頻率與相位合適時,部分電子就會被同步加速並達到逃逸速度而成為光電子,即出現光電效應。這也可以同時解釋為什麼頻率過高的光也不能產生光電效應的問題。這個問題是用具有與頻率成正比動能和動量的光子無法解釋的。

10、黑體輻射

利用“準則二”即可很好地解釋:

因為分子熱運動過程中,原子核與電子的運動和位移是不同步的,這就形成了類似的、與熱運動頻率一致的時變電偶極矩的電偶極子併產生相應的電場和磁場。雖然物體中的不同分子的熱運動方向、行程和頻率都是不同的,但其相同頻率的分子數量與頻率間的關係遵循正態分佈,其產生的電場和磁場遵循向量疊加原理。這就形成了黑體輻射強度與頻率間的關係也呈現類似正態分佈的連續頻率譜的現象了。

11、雙星系統無魅星現象

利用“準則三”即可很好地解釋:

因為星際空間存在介質,地球人觀測到的星光是由星際介質產生的次生光,其傳遞速度由介質性質與運動狀態決定。對於同一雙星系統而言,星地間的介質分佈是相同的,自然就會出現觀測到的星光時序與雙星產生時的時序相同,也就不可能出現所謂的魅星現象了。

12、哈勃常數與頻率成正比現象

利用“準則三”和“準則四”即可很好地解釋:

因為地球人觀測天體產生的任何頻率的光都是由星際介質,包括地球大氣層所產生的次生光。而在相同距離的條件下,頻率越高的次生光的再生次數越多,頻率的降低自然也會越多,紅移量自然就會越大。這就導致所測量出來的哈勃常數與頻率成正比了。

13、天體紅移量與天體到地球的距離成正比

利用“準則三”和“準則四”即可很好地解釋:

因為星際介質的存在,地球人觀測到的星光都是星際介質產生的次生光,而介質在產生次生光過程中,每次再生的次生光的頻率與入射光的頻率都會稍微降低一些。由此決定了星光的頻率會隨再生次數的增加而增大,也就是隨距離的增加而增加。這就導致了天體紅移量與天體到地球的距離成正比的現象了。

14、電子雙縫干涉現象

利用“準則一”和“準則二”即可很好地解釋:

因為雙縫板間存在溫度型電磁輻射,電子透過雙縫時就會被其中的電場改變運動速度,磁場改變運動方向。由於縫間的電磁輻射存在週期性變化,這就會導致不同時刻透過縫隙的電子的運動速度和運動方向的改變數不同,其落到螢幕上的位置自然也就不同。當透過電子的數量達到一定程度後,自然就會出現縫間電磁輻射的波峰與波谷偏轉的電子在螢幕上的位置相對穩定且數量比其它地方多而形成類似於干涉條紋似的分佈現象了。

15、光的雙縫干涉現象

利用“準則二”即可很好地解釋:

因為除兩個主瓣外,其餘地方的光均是雙縫的四條邊緣產生的次生光,它們符合相干光源條件,所以其產生的次生光就會出現干涉現象。當用超黑材料覆蓋雙縫邊緣後,雙縫干涉現象也會像超黑材料單縫衍射實驗時一樣會消失的。

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