光的波粒波粒二象性-国家科技图书文献中心.doc

光的波粒二象性
(揭密狭义相对论系列之八)
彭家驱
厦门大学电子工程系,厦门(361005)
E-mail: ******@xmu.
摘要:本文中,对光的波粒二象性进行较广泛和深入的研究;从介质波和物质波;从光波能量传播过程,从光波能量转换过程(从物理学和化学及生物学领域);从宏观领域和微观领域;从波模型和粒子模型;提出了较全面和系统的论述;提出了不少新观点和新概念。同时以光的波粒二象性,检验狭义相对论和广义相对论的理论基础和结论。本文也将有助于解决黑洞领域的争论。
关键词:光波,波粒二象性,波动性,粒子性,波动模型,粒子模型,介质波,物质波,能量传递,能量转换,狭义相对论,广义相对论,黑洞,光子,声子,
中图分类号:O41
概述
波粒二象性的提出是物理学史上的一大进步,极大地丰富了光波的复杂运动规律,但同时,由于其运动的复杂性,也造***们混淆了波动性与粒子性的区别,甚至迷失了方向。
19世纪末,在量子力学出现之前,在宏观领域“光的波动模型”就已经完全取代了牛顿“光的粒子模型”,光的波动理论占领了主导的地位,光的传播需要介质也成为经典波动理论的基础。然而此时,物理学的上空出现二朵“乌云”。
由于“以太问题”(其中一朵乌云)没有得到解决(主要是恒星光行差实验和迈克尔逊-莫雷实验等实验没有得到正确的解释),物理学领域出现一股,“否定光的传播需要介质的思潮”。(注:笔者在《波源、介质、观察者相对运动时,波源的测定》[1]、《重寻“以太”》[2]二文中,重新论证和解释了恒星光行差实验和迈克尔逊-莫雷实验等实验。)
近代物理学的研究及量子力学出现之后(其中另一朵乌云,“黑体辐射”问题得以初步解决),在研究过程人们发现,在微观领域有些现象和理论需要量子化和粒子模型才能解释,如“黑体辐射”问题、“光电效应”、“康暜顿效应”等微观物理现象,发现了“光的波粒二象性”和“物质波”,粒子模型才重新被提起;量子化和粒子模型解释了微观领域的一些物理现象,爱因斯坦在量子力学建立的初期作出了一定的贡献,同时也进一步加剧了,否定光的传播需要介质的思潮。光的“波粒二象性”成了混淆不清和争论不休的糊涂概念。
在“以太问题”没有得到解决之前,爱因斯坦受到“否定光的传播需要介质的思潮”的影响,在1905年发表了《狭义相对论》(爱因斯坦发表狭义相对论的目的之一,是要否定光的传播需要介质),随后又发表了《广义相对论》,并预言光线经过引力场会弯曲,之后在得到“所谓”实验的验证(),爱因斯坦被神化了,加上他对狭义相对论的错误解释,对否定光的传播需要介质的思潮,也起了推波助澜的作用,尽管后来,爱因斯坦勉强修正了错误的解释[1] [2],(由于爱因斯坦缺少波动理论和实验的研究,同时是在被动的情况下,勉强修正了错误观点,并没有全面和彻底接受光波的传播需要介质的理论,导致对狭义相对论作出的解释时,出现“漏洞百出”和“以偏概全”及“不能自圆其说”的问题。);但仍然有很多人接受了光的传播不需要介质的思潮(甚至很多人认为,狭义相对论已经解决了“以太问题”,光的传播不需要介质)。
光波的传播性质属于宏观物理现象(光波的传播过程只有强度发生变化,光波能量传播过程中其频率没有变化)
(注条件:波源和介质及观测者处于相对静止的状态。)。笔者在《波源、介质、观察者相对运动时,波源的测定》[1]、《重寻“以太”》[2]、《多普勒效应与以太及超光速运动》[3]、《同步回旋加速器与超光速运动及以太问题》[4]、《狭义相对论的本质问题》[5]过笔者大量的理论和实验的验证,在宏观领域主要呈现波动性,粒子性是次要的,在宏观领域波动模型是正确的,光波的传播需要介质。
笔者认为,光的粒子模型虽然在微观领域取得成功,但还是不能取代宏观领域光的波动模型(牛顿“光的粒子模型”在宏观领域已经被否定);在宏观领域光波的传播过程,光的波动模型仍然占据统治的地位,完全取代了牛顿“光的粒子模型”,经典的波动理论在宏观领域是正确的。光波能量的“量子化”,是暜朗克为解决“黑体辐射”问题提出的新概念;“光子”的概念的重新被提出,是爱因斯坦在“量子化”的启发下,在涉及量子力学领域的研究中为解释光电效应的物理现象时引入的;在微观领域渋及到能量转化,光子的频率会发生变化,光子呈现出粒子性,能量转化过程光子的频率发生了变化,甚至转化为正、负电子;在物质转变过程,光子的能量被吸收或被释放。在微观领域“电子对效应”实验中,正、负两个电子相遇“湮灭”产生出光子。笔者在《狭义相对论的本质问题》[5],对光的波粒二象性问题中,做过初步的论证。本文将进一步进行较全面和系统的论述。
介质波和物质波

介质波是经典波动理论的基础,机械波和声波的传递过程是介质波,声波的波动理