光子的本质和半波损.doc

光子的本质和半波损 波动是人们研究的最深刻的自然现象，是物理学和数学的结晶。 波动现象包括振动和波。最具有代表性的是简谐振动，它是时间的函数；而波是振动在媒质中的传播，它是某一时刻t0时的空间分布函数。如图1、2所示。 简谐振动时，是两种能量相互转化的过程。比如：动能与势能、电场能与磁场能此时，谐振子的能量是一恒值，如图1所示；而波动，则是能量的传递过程，在某一时刻t0时波动能量的空间分布如图2所示，它在空间中形成一个个的能量包，并且，能量包的长度正好是波长的一半。 现在，我们以绳波为例，观察和分析一下横波的传播原理。 将一根长绳子放在地上，一端固定，另一端用手抓住。然后，迅速将绳子提起再落下，你会看到什么现象？一个半绳波迅速传向远方。如图所示： 在这个半绳波传播的前端，质点做受迫振动，被迫离开平衡位置；在这个半绳波的后部，质点做阻尼振动，回到平衡位置。此时，它已失去全部的能量，完成了一个能量包的传递。这就是绳波的传播原理。 绳波之所以具有传播方向，是因为波的前后不对称性产生的。从而导致能量的向前传递。 如果波的前后都做自由振动，也就失去了传播方向，也就变成了驻波。 光波与此同，只不过媒质是真空而已。单个光子包的长度也是光波长的一半，它可以看做是n个同频同相的光子光子简并而成，其能量为nh，其中h为单个光子的能量。因为其能量和周期的乘积正好等于普郎克恒量h，按照测不准原理，单个光子就是我们探测的极限。 关于光学，理论太多又太邋遢了，在这里，我尽量避免繁琐的理论推导，只想给人们一个关于光子的清晰概念：光子是能量最小的半波，这就是我的真知灼见。有了光子的概念，下面我们来看一下单个光子（或多个光子简并成的光子包）在真空中的传播。 对于真空这一特殊的媒质，海量的超光速运动的正负电子，就相当于空气中杂乱无章运动的分子，根据超光速不可见原理，我们只能意会了。又由于这些虚的正负电子之间具有强大的电磁力，因此，真空又表现出固体媒质的性质，能传播横波。真空的介电常数和真空的磁导率，无可辩驳地显示了真空的存在性。 真空的能量为零，动量为零，角动量为零。根据有与无的连续性原理（矛盾的统一），真空是有的一种特殊存在方式。大就是大，小就是小，大什么时候变成了小，小什么时候又变成了大，这就是矛盾的连续统一性。有限就是有限，无限就是无限，有限加多少又变成了无限，无限减多少又变成了有限。这就是有限与无限的连续性。我们知道，数轴上的点是连续的，根据点的概念，有限个点是没有长度的，因此，任意两点之间都有无限多个点。这就是矛盾的对立和统一。鸭嘴兽属于哺乳动物吗？能运动且能进行光合作用的蓝藻是植物还是动物？由此可见连续性无处不在，存在和不存在就具有连续性，因此我们回答宇宙存在或者宇宙不存在都是错误的。这和先有鸡还是先有蛋的问题一样，是不能按照问题所给定的答案来回答的。你说先有鸡也错，你说先有蛋也错。正确的答案应该是鸡和蛋都是生物进化而来的。关于宇宙，最深奥的现象就是介于有与无之间的东西，也就是我们对真空的认识，对有与无原理的禅悟。 当光子到来时，能量包波头的磁场强度和磁场能量虽为0，但其变化率最大，产生的电场使真空中的虚的正负电子被迫分开、实化，离开平衡位置。这是一个受迫振动的过程。 当磁场达到最大值时，此时，磁场的能量达到最大值，磁场的变化率却为0。电场强度和电场能量也都达到了最大值。 然后，正负电子在电场力的作用下，向平衡位置加速运动。此时，虽然电场和磁场都在减弱，但磁场的变化率却在逐渐增强，直到磁场和电场都变为0，恢复到原来的真空状态为止。 振动为什么会停下来呢？这是因为能量包的后半部分所做的运动是阻尼振动。整个光子的能量都是通过磁场的变化率向前传播的。 由图可以看出：能量包的前半部分，振动方向远离平衡位置；后半部分都是指向平衡位置。如果媒质的前后部分步调一致，就失去了传播方向，成力我们所熟知的驻波。 从上面的分析我们还可以看出：光波是横波、磁场与电场互相垂直、完整的光子仅是一个“半波”而已。 综上所述，光的本质时电磁波，它具有电能和磁能，并且，在真空中传播时是量子化的，也就是说，光子的本质就是一个波动的能量包，既有粒子性，又具有波长、频率和波速。这就是光的本质。当许多光子包同极、同相并排兼并排列时，就形成了一个有序的光波面。当许多光波面前后并排传播时，就形成了一个理想的光场。只有激光的光场才接近理想光场。 从光子示意图上还可以看出，光是横波，没有自旋。且不存在反光子。 光子的频率、光子的波长、干涉、衍射和光从玻璃中穿出后的速度突变（提速）现象，充分说明了光的本质是波。光电效应只是说明光波的能量在空间中是一份一份地传播的，与波动说和谐统一。也就是波和粒的和谐统一。 一个独立的光子就是一个“半波”。与物质作用时是量子化的。当一个光子和一个电子碰撞时，如果光子的能量足够大，就可以把电子打出来，产生光电效应；如果光子的能量和原子的激发态接近，光子被吸收后，就可以将电子打到激发态上去；一个光子，如果打在了一个能量与其接近的激发态的原子上，那么，这个激发态的原子会产生一个完全相同的光子，并在这个光子的后面。这两个并传的光子，如果再遇到一个激发态的原子，就会产生三个并传的光子光子可以组成长长的队伍，在真空中传播。这就是相干长度。一般自然光的相干长度只有米的数量级，而激光的相干长度可达180千米，这将是一个由数千亿个光子包组成的长长的光子包大军！ 当光波被反射时，队伍的第一个光子首先被原子吸收，处于激发态。然后，在后继光子的推动下，持续震荡发出改变了传播方向的光子大军。 上述反射过程虽然仅仅损失了一个“半波”的长度，却被人们在干涉现象中以不可辩驳的事实确认了下来。 关于排头的光子包是怎样损失的，还可以用驻波现象来说明：半波长的光子包进入物质1/4波长后，被反射了回来，在媒质表面内形成了一个1/4波长的驻波。入和出波长之和正好等于1/2波长，既一个光子的损失，这就是半波损。 这部分内容之所以比较唠叨，是因为人们的认识水平太低了，认识不到相对性原理和有与无原理的重要性。我也明白，超光速是后人的杰作，我的理论，只有后人才有可能完全明白。因此，我的理论是送给后