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光学专业毕业论文范文 在光学的发展历史上曾经有几位学者做出过杰出贡献其中依萨克牛顿(I.Newton16421727)1认为光是发光体发射的一种微粒人们通常说的粒子性到公元二十世纪初爱因斯坦等人2认为光是一份一份的每一份被称为光量子综合牛顿与爱因斯坦的研究思想作者经过详细思考后认为一份光量子为一个独立的能量体它是由更细微的能量颗粒按照某种方式集合而成的一个能量体是一个具有空间形态的几何体作者为了不再引进更多的新名称而称它为基本能量单元体这种能量单元体颗粒也有学者称它为亚光子3波动性代表人物惠更斯(C.Huygens,16291695)4提出了光的球面波观点作者不能理解的是：一个光粒子是怎样产生的一个球面波一个子波的能量又是多少?恐怕科学巨匠和高手也不理解他的具体描述 1、自然条件下的光辐射 一份光量子能量的大小我们不可能将一份光量子的内部结构分拆开进行测量和计算至少在当前这个时代是这样接下来我们只有间接地使它与粒子(实物体)发生相互作用后所产生的效应进行描述 如示设想这些实物粒子在常温下处于稳定状态(只有温度处在绝对零度或附近时的实物粒子才可能处于基态)当它没有吸收外来能量时也就不存在能量的外泻(辐射)这时它处于临时稳定状态在中从S发出的光经透镜L后照射一透明物质光子1从实物粒子之间的狭小空隙(真空区域)中穿刺而过光子2被实物粒子所吸收;我们构想这个理想化粒子具有吸收一切能量段光子的能力将吸收的每份光子又完全彻底地辐射出去(在粒子中不作任何残留)即是认为实物粒子辐射出去的光子与它所吸入光子的能量完全相同显然粒子在这一过程中经历了两个阶段：它吸收一份光子便从初始的稳定状态跃升至高的能量状态这过程即为能量的上涨阶段;而高能态的它是极不稳定的?即开始泻能从高能态辐射光子而回落到原有的初始状态粒子所经历吸能和泻能这一过程的两个阶段就认为是粒子完成了一次能量的上涨和回落简称粒子能量的一次涨落粒子能量的一次涨落总会经历一段时间过程(怕很短) 在中我们假设粒子在发射光子1后又吸收相同能量的光子然后再辐射出光子2;这一过程所经历的时间称为粒子能量的一次涨落(称为一个周期)用符号T表示在这个涨落周期内光子(在真空中)所运动的路程为CT,即是：光子1和光子2之间的距离就称为一个涨落光程(为了直观这里假定两份光子是在同一直线上)用符号0表示 为了与经典理论相对应便将涨落光程另名为涨落长度光的涨落长度对照成经典概念的光波5波长0由于不同能量光子与实物粒子发生相互作用的涨落周期各异因而涨落长度也不相同显然光子能量与涨落长度成为一一对应涨落周期T的倒数称为涨落频率(将光的涨落频率对照理解成经典概念光波频率),用符号表示,=1?T为此作者将新旧概念对照列表： 显然不同颜色(或称为能量)的光它涨落一次的时间不相同涨落光程也不相同即是光的涨落长度不相同光子能量与涨落长度成为单值对应 2、新建概念和观点 2.1胡克参考球 当一份光子从粒子中辐射出去以后作者假想光量子是沿实物粒子的自旋切线方向辐射出去的所以它离开粒子时刻就具有一速度C在科学史上胡克(R.Hooke,16351703)6认为：光是由快的振动所组成可于刹那之间或者说以非常大的速度传播过任何距离;在均匀媒质中每一个振动都将产生一个圆球这个圆球将恒稳地向外扩大胡克认为光的行为如同声音在空气中的传播而现代研究认为光是一种粒子光子的运动方向是任意地自由取向即是：光子的运动方向有可能是OA、OB、OE和OF等方向的任意一个一份光子不可能同时射向两个或两个以上的几个方向由于光子运动方向的不确定性所以作者为此设计一个数学模型半径为R=Ct的参考球并坚信它(光子)肯定会出现在这个圆球球面上的某一点这个光子参考球如所示 作为一个向外辐射能量(光子)的实物粒子O它不可能同时辐射出两份或两份以上的多份光子因此一个参考球的球面上就只有一份光子出现由于它是不受我们的具体操控也就不能确定它的具体方向所以它的运动方向是自由取向经考证最先提出扩散圆球概念的是胡克作者构想的这个数学模型虽然与胡克所描述的物理意义大不相同但提议将这个光子参考球命名为光子胡克参考球简称为胡克参考球或胡克球 2.2惠更斯包络面 惠更斯(C.Huygens,16291695)提出的包络面概念及惠更斯原理：波所到达的每一点都可以看作是新的波源从这些点发出的波叫做子波;而新的波面就是这些子波在同一时刻所到达位置的包迹惠更斯所称的子波其实应该理解成胡克提出的扩散圆球6 但惠更斯原理对客观?物的描述是不准确的比如在真空中运动的光子是以发射源为参考点的它不是按照惠更斯包络面形式向外部空间扩散,而是以胡克参考球方式向外部空间扩散如所示只有当这份光子被空间某一实物粒子完全吸收以后又被完全辐射出去并产生了一个胡克圆球实物粒子就是这个胡克参考球的中心显然包络面是由很多个胡克参考球包络而形成的于是我们得到： 跟包络面相互作用的每一个质点都可以看着是新的发射源或扰动中心从这些点发出的胡克球叫做次圆球;而新的包迹就是这些次圆球在同一时刻所到达位置的重叠 3、综述与讨论 早期的胡克和惠更斯理论说的都是一个一个脉冲而不是具有一定波长的波列后来数学家欧勒(L.Euler,17071783)5认为,光谱里每一种颜色必与某一定光波波长相对应这就是最早提出波动光学的基本模式不难看出光波一词是人为的一种假设 虽然后来有实验支持但本文作者应用胡克参考球模型和惠更斯包络面概念相结合同样对光的干涉、衍射、折射、反射、偏振及全息711等实验结果作出了更合理的解释 包络面的物理意义：作者对惠更斯包络面的分析设有包络面从点O以速度C向四周扩散已知t时刻的包络面是半径为R1的球面S1用惠更斯原理杨发成理论来求(t+T)时刻的包络面S1面上的各点都可以看作新的扰动源它们在T时间内发出半径为Ct的胡克球这些胡克参考球的包迹,便成为新的包络面S2和S3并且S2和S3的扩展方向相反(由于光子能量作用在粒子上的涨落时间非常小在此处讨论可以忽略它) 4、结论 在真空中一份光粒子出现在以源点为中心、半径为光速与时间乘积的球面上这个数学模型称为胡克参考球;两个或两个以上的多个胡克参考球球面在同一时刻所到达位置的包迹称著包络面 参考文献 1I.Newton,Phil.Trans.No.80(Feb.1672),3075. 2A.Einstein,Ann.d.Physik.(4).17(1905),132;20(1906),199. 3ChongAnZhang,WideExistenceofWavewiththeNonMediumTransmissionintheNature,MatterRegularity12(3)207214(). 4Chr.Huygens,TraitedeLaLumiere,BrightonPress,1690. 5L.Euler,Opusculavariiargumenti,Berlin(1746),169. 6R.Hooke,