摘要:
光子的波长是光本质的核心问题之一。单一媒质中,假定光子在运动方向长度无限长,根据对称性,它所受到的侧向作用合力为0,运动方向不变。但事实上光子长度有限,所以光子们不是运动方向不变,而是最大几率方向不变,许多光子环绕最大几率方向发生对称性变化(或能量效应),这种对称性变化就是光子的波长。这种变化就是直线运动的光子有了波长。”
“奥伯斯佯谬”,夜空为什么是黑色的?我的答案是绝大多数光子的颜色就是黑色的,对于它们我乐于称之为本底光子。本底光子处于射电频段。
为什么高能光子的波长短?
高能光子与本底光子碰撞,能量由高能光子向本底光子流动。能量较高的光子在与本底光子间的碰撞中失去更多的能量。
在环绕光子最大几率方向的对称性光子之波长范围,存在高能光子与本底光子的一次碰撞,也存在高能光子、次生光子、N生光子、本底光子与本底光子升级版之间的碰撞。同样次数的光子碰撞,较高能量光子失去更多的能量。较低能量光子可以在更大范围(波长)保持其基本性质,这就是低能光子波长大的原因。
关键词:光子,本底光子,波长,对称
1、光子的波长
1、1关于光子
侯振宇的光子:质量不为零且恒定,速度恒定为C,光速为光子特性。光子有自转,光子的自转能可以传递释放。光子的自转能就是普朗克公式之E=hv。我认为光子不遵守万有引力定律,因为两物体之间的引力就是它们受到的总光子作用。万有引力本质上是光子的斥力作用,但它的表达形式是吸引力,因为物体所受到斥力作用无法量化,而物体所受引力则达到了量化其结果就是万有引力定律。
因为光子运动速度最大,而且不变。这样在光的传播中,光子所受到的碰撞(作用)只能来自侧前方和前方。光子只受运动方向粒子作用,不受后方粒子影响,这个可以用勾股定理来解释,来自正后方的光子因为速度相同故而不能发生碰撞,来自后侧的光子因为斜边长度大于直角边所以它对我们所讨论粒子没有任何影响。对于光子而言,理论上能够实现碰撞的条件是有共同球心且作向心运动。两侧(侧前方)光子的碰撞使光子偏离传播方向,但光子在偏离方向上的运动速度依然是C。迎面正碰的光子则发生弹性正碰,交换能量方向,碰撞的结果是新光子继承了原光子的方向。实际中因为发生碰撞的并不只有光子,所以更复杂,但所有可能发生的碰撞粒子都只能是光子前进方向一系列或大或小圆球划定范围中的粒子。碰撞中能量损失是可能的,但不是必然的。碰撞中也可能发生光子的丢失。我们所观测到的光子都属于获胜的冠军。因为光子速度最大且不变,所以光信号在光子碰撞中的传播只能是有时间的延迟,绝没有时间缩短的可能,但因为变化后的光子还是光子,所以具体光子的速度依然为C。光子的能量及其本身的丢失是有条件的,不是任何情况下都发生的(至少不是能够察觉)。如果光子速度不是最大且不变,那么理论上我们有机会检测到光波中的纵波成分。光子只受运动方向球体内粒子作用不受后方任何粒子影响,实际上等价于光子运动中所有的碰撞作用都对光子的前进起阻碍作用。正碰,光子在原运动方向反转;其他碰撞光子偏离原前进方向。
1、2光子的波长
光子的波长是光本质的核心问题之一。
单一媒质中,假定光子在运动方向长度无限长,根据对称性,它所受到的侧向作用合力为0,运动方向不变。但事实上光子长度有限,所以光子们不是运动方向不变,而是最大几率方向不变,许多光子环绕最大几率方向发生对称性变化(或能量效应),这种对称性变化就是光子的(可测量的)波长。这种变化就是直线运动的光子有了波长。
奥伯斯佯谬”,夜空为什么是黑色的?我的答案是绝大多数光子的颜色就是黑色的,对于它们我乐于称之为本底光子。本底光子处于射电频段。
高能光子与本底光子碰撞,能量由高能光子向本底光子流动。能量较高的光子在与本底光子间的碰撞中失去更多的能量。
在环绕光子最大几率方向的对称性光子之波长范围,存在高能光子与本底光子的一次碰撞,也存在高能光子、次生光子、N生光子、本底光子与本底光子升级版之间的碰撞。同样次数的光子碰撞,较高能量光子失去更多的能量。较低能量光子可以在更大范围保持其基本性质,这就是低能光子波长大的原因。
射电望远镜可以观察到尘埃重重之后更遥远的星空,原因在于本底光子就在射电频段,无线电光子与本底光子碰撞,无线电光子在这种碰撞中失去甚少,于是无线电光子长保青春。
常识:厚实牛皮纸可以挡住可见光,但它挡不住红外线。原因也是低能光子可以在更多次碰撞中保持基本性质。
同样红外测温仪可以测量远处的温度,原因是所测物体周围光子与之足够多的碰撞,使光子能量达到黑体辐射值。
光子的与波长有关的光学现象,只是环绕光子最大几率方向之波长范围的光子穿过双缝等,在保持基本性质的波长范围,碰撞总是能达到目的。打过台球的朋友对这一点应该有切身体会。
波长更大的光子应该对短波长光子的光学现象有兼容。
以下回顾一下本人光子说的折射解释!
光线通过媒质,光对媒质的作用与媒质对光的作用都是通过碰撞实现的,媒质对光子的作用是以其粒子运动及其范围内的光子运动改变入射光子运动。光疏媒质与光密媒质的差别是与入射光线作用的粒子密度,粒子数量越多则碰撞次数相应增加,则入射光子所受影响越强。以光疏媒质与光密媒质两者媒质的界面划定界限,入射光线处于第一种媒质中,折射光线处于第二种媒质中。在单一媒质中,光子所受的侧向约束是绝对对称,光子碰撞的结果是光线传播方向不变,光线传播速度不变。只有在光疏媒质与光密媒质的界面,光子所受的侧向碰撞失去了对称,因而光子的运动平衡被改变了,光线方向由此即时改变。这个过程用图可以更清晰一些。以光疏媒质与光密媒质两者媒质的界面划定界限,入射光子LO与两种媒质的接触界面交点为O,通过O做LO的垂线AOB,角AOL与角LOB均为90度,角AOL范围全部为第一媒质,角LOB范围则是第一媒质与第二媒质。入射光线在O点之前处于第一种媒质中,折射光线在O点之后处于第二媒质中;在O之前侧面约束是平衡的,在O之后侧面约束也是平衡的。光线在界面继续前进,转折点O处发生的是A方向约束由第一媒质换为第二媒质,B方向点约束由第一媒质与第二媒质混合全部换为第二媒质。光由光疏媒质进入光密媒质侧向约束是增强的,A、B方向侧向约束都是增强的,但因为A方向的媒质是全部更换,所以A方向的约束增强要大于B方向,合力方向则是倾向界面的法线方向,于是光子运动在合力作用下倾向法线方向。这种方向的转折发生在O点的原因是在光由L-O-L’的行程中只有两种媒质界面交点O点光所受的侧面作用是不平衡的。这就是光由光疏媒质进入光密媒质,入射角大于折射角的原因。光由光密媒质进入光疏媒质,入射角小于折射角的原因则与此相反,道理则相通。根本原因还是因为光子运动速度最大,光子只与其前方球体范围粒子碰撞,就是光的传播中只有光子的前方球体范围粒子对光线的偏转方向有贡献。
光由光疏媒质进入光密媒质,入射角大于折射角;光由光密媒质进入光疏媒质,入射角小于折射角。折射方向都是离开光子活动强侧。
以上这些就是光子说对折射现象的解释。(1)
伟大牛顿之三棱镜实验直接展示了高能光子与本底光子碰撞失能更大(改变最大)。
三棱镜实验,侧面粒子(光子)作用相同,不同颜色的光子折射不同(色散),原因当然是因为不同颜色的光子能量不同,它们与侧面本底光子碰撞中改变不同。紫光折射量最大,红光折射量最小。
我一向欣赏伟大牛顿之发现色散,而且能够解决望远镜之色散(反射式望远镜)。
当下我之解释幼年眯缝眼所见七彩阳光,也是极感满足。
2、支持本底光子存在的证据
关于本底光子是否真实存在,我认为有牛顿的万有引力定律及其大量应用的支持。
牛顿的万有引力定律:宇宙中每个质点都以一种力吸引其他各个质点。这种力与各质点的质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。即F=M.m.G/R2。
万有引力定律是牛顿的最杰出工作。遗憾的是牛顿没有对引力给出解释。
什么是引力?我的答案:引力是一物体对另一物体所受到的光子作用的遮挡。当然这种遮挡是相互的。
万有引力定律是可以用光子说来解释的。
半径为R的球面总面积为4πR2。截面面积为A的两物体距离R,它们相合间遮挡的面积比为A/4πR2。这是万有引力定律中1/R2项的缘由。
原子是物质的最基本单位,由一个中央高密度的原子核与其周围带负电荷的电子云组成。超过99.9%原子的质量集中在原子核中。原子直径的数量级大约是10-10m。原子核极小,它的直径在10—-15m左右,原子核的半径远远小于原子的半径。电子只有9.11×10−28g,大约为质子的1/1836。 电子其体积因为过于微小,现有的技术已经无法测量。原子中除电子与原子核具有质量之外,其余都是空无。相对已经很小的原子、电子,光子的质量与体积更为渺小,光子无阻碍地从原子内部的空无穿越概率很大。
当然物体对光子的遮挡作用于空无是无效的,有效的是对质量的遮挡,所以就产生了两个质量的连乘。两个质量的连乘说明引力是彼此对光子的遮蔽作用。
物体对光子的遮挡作用不是因为它们的体积,而是因为它们的质量。这就是万有引力定律的(M.m)质量项。
至于G常数,则是由于光子作用是稳定的。证据有三个:一是3K背景辐射,二是夜的黑,三地球历史的悠久。
3K微波背景辐射具有高度的各向同性特征。这有两方面的含义:首先是小尺度上的各向同性。在小到几十弧分的范围内,辐射强度的起伏小于0.2-0.3%;其次是大尺度上的各向同性。沿天球各个不同方向,辐射强度的涨落小于0.3%。
夜的黑,实际上说明的是能量居于可见光波段的光子分布也是比较均匀的。在暗夜所有的闪烁都对应着真实的星体。
地球历史的极其悠久,一般认为它已经存在40亿年以上。如此悠长的时间会消除大量的不平衡。
以上三个事实支持光子作用是稳定且没有方向优势。稳定的光子存在,光子作用系数—万有引力定律系数G当然是常数。
至于物体所受到的来自其余方向的光子作用,没有受到遮挡,则根据对称性原理随机作用的总影响是合力为零;受到其它物体遮挡,则产生来自其它物体的引力作用。(2)
张宏与万葆红(1998)《测量液体折射率随温度的变化》:“液体折射率随温度变化情况,温度上升,折射率随之减小。”其中水的折光率与温度(20℃-60℃)的关系数 据:20-1.3330,25-1.3326,30-1.3320,35-1.3314,40-1.3309,45-1.3299,50-1.3292,55-1.3285,60-1.3276 (3)
我认为液体的折光率随温度的上升而减少,源于环境对本底光子的影响,环境温度升高本底光子的能量趋向增加,它们对可见光束光子的影响减缓,自然液体的折光率相应减少。
当然液体的折光率随温度的上升而减少,也可以用液体的热胀冷缩导致其密度下降粒子数下降来解释。但折射是发生在光密物质光疏物质接触界面的即时性反应,这说明它与界面之内低速原子离子们无直接关系,我认为唯一的结论是它与本底光子有关!
新民市建筑勘察设计院 houzhenyusy@126.com
参考文献:
1、 光、万有引力的本质http://blog.sciencenet.cn/blog-324673-304893.html
2、 光子作用与万有引力定律http://club.kdnet.net/dispbbs.asp?boardid=1&id=6769056
3、 张宏 万葆红 测量液体折射率随温度的变化 【J】大学物理实验 . 1998 ,11(1)
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