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光的本质是什么?

来源: admin 发布于:2022-08-02 21:57:41

光的本质,一直争论了几个世纪,在物理学史上留下了非常精彩的篇章。从牛顿的微粒说,惠更斯的波动说,两派战斗了几百年,中间更有胜负;到了19世纪,菲涅尔,托马斯杨等验证了光的干涉,衍射等性质,波动说占了上风,随着麦克斯韦的电磁波理论出现,人们理解了光是一种电磁波。

爱因斯坦光量子理论,光的波粒二象性1905年,爱因斯坦提出了光量子理论,并以此解释了困扰人们多年的光电效应现象,在光电效应里,光的粒子性得到了验证,光是携带能量为E=hv的微粒,和金属中的电子发生作用,把能量全部转移给电子。 爱因斯坦后来指出,光是波粒二象性,在转移能量时会表现出来粒子的性质,而在它的传播过程中体现的是波动性。

爱因斯坦以光量子理论及其对光电效应的解释,获得1921年的诺贝尔物理学奖,对,不是相对论获奖,因为那时验证相对论的实验还没有完成,而光量子理论已经被多个实验所证实,最出名的就是密立根光电效应实验(获得1923年诺贝尔物理学奖),和康普顿散射实验(获得1927年诺贝尔物理学奖)。

如今的各种光电器件,光纤通信,我们能够上网和各种通信,都是依赖于爱因斯坦的光量子理论贡献。

光量子的思想却在继续发酵,引出了后续量子力学发展爱因斯坦是量子论的先驱,法国的德布罗意在爱因斯坦的光量子的启示下,更是惊人的想象力提出一切微观粒子都是波粒二象性,提出了物质波理论。而薛定谔为了寻找物质波的波函数提出了薛定谔方程,海森堡等提出矩阵力学和不确定关系,玻恩提出了波函数的概率统计,以上形成了整个量子力学的发展基础。

量子实验室,专注科学问题,欢迎评论和关注。根据人类认识的基本原则,凡是具体的事物,都是有限的。比如,创造我们人类的宇宙只是自然界的一部分,是一个相对独立的封闭系统。因此,宇宙的寿命和体积以及其所拥有的能量都是有限的。

不仅如此,构成宇宙的粒子也应该是不可再分的最小粒子。因为,具体的宇宙,是不可能由无限小的粒子构成的。为了方便起见,我们将这一最小粒子命名为量子。

普朗克为了解决连续能量出现的紫外灾变,他在其黑体辐射公式中提出了一个量纲为粒子角动量的物理常数h。正是借助于定义存在着不可再分的最小粒子,才使得能量不再是连续的了。

因为,能量的本质是粒子的运动,存在着最小粒子,就意味着能量的不连续性,是一份一份地生成的。

于是,宇宙是由普朗克常数h定义的最小粒子即量子构成的。这些最小粒子构成了宇宙的物理背景,它们的无规运动形成了宇宙的微波背景辐射温度,约为绝对温度2.7度。

如果基态的量子受到激发,则该量子具有了有向的运动,可以对外传播能量,并引起我们人眼细胞的反应,即成为了光子。

比如,光电效应,就是原子中的高能电子,借助于激发空间量子来释放能量,从而跃迁回稳定的基态。

所以,光子的本质是宇宙中不可再分的最小粒子,其特殊性在于具有高于量子空间的能量。这就好比是社会名人,其活动的能量高于普通的百姓。

质疑光的本质是粒子的理由,是认为光具有波动性,认为光仅只是电磁波,具有速度的不变性。

实际上,光与电磁波的关系,就好比是水分子与水波的关系。它们的实质都是个体与群体的关系。花粉在水中呈现出的无规运动,就证明了表面上连续的水是由不连续的水分子构成的。

同理,光子的波动性,是因为光子的半径小于空间量子之间的距离,从而受到了空间量子(物理背景)的不对称碰撞;光子的速度具有不变性,是因为光子的质量太小,以至于光子的能量变化主要是相对于量子空间势能的增减。

总之,由于存在着不可再分的最小粒子,而且我们的宇宙是由这些不可再分的最小粒子构成的,所以作为能量的最小单位,光是该最小粒子的激发态。光的本质是我们宇宙中不可再分的最小粒子。

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