王为民分析刘武青光线通过旋转透明介质改变光路实验验证了爱因斯坦广义相对论
王为民
四川南充龙门中学
我曾经在1996年的《生物报》教研版发表文章,指出光线通过透明介质发生折射现象是透明介质在法向吸引光线的结果。本来这是一个正确的结论,在牛顿提出光的微粒说得到这个观点的时候,利用光子的动量公式mv却得到的光线的折射公式却是错误的,牛顿得到光线在由空气进入玻璃中,光的速度v变快了的结论,这与光的波动学说得到的光在由空气进入玻璃中,光的速度v变慢了的结论相矛盾,而实验支持了光的波动说,光在由空气进入玻璃中,光的速度v变慢。
我在1996年的《生物报》教研版指出,牛顿提出光的微粒说指出光线通过透明介质发生折射现象是透明介质在法向吸引光线的观点并没有错误,而是牛顿利用的光的动量表达式p = mv是错误的,所以,才得出了错误的结论。
我利用光的波粒二象性的光子动量表达式p = hν/v和光在由空气进入玻璃中,只在入射面的法向受玻璃的吸引力,而水平方向不受力的观点,折射前后水平动量没有改变,得到
p入sinθ入 = p出sinθ出 (1)
(hν/v入)sinθ入 = (hν/v出)sinθ出 (2)
而光在折射过程中,光的频率ν不变,于是,由(2)得到
sinθ入/v入 = sinθ出/v出
即
sinθ入/ sinθ出 = v入/v出 (3)
这就是光在由空气进入玻璃发生折射的公式。
现在,刘武青将光线通过旋转透明介质改变光路,我认为,验证了爱因斯坦广义相对论。
根据王为民万有引力修正定律,旋转物体,万有引力公式存在斥力项,所以,旋转玻璃,玻璃对光在入射面的法向的吸引力减小,折射率变小,光的折射角有所变大。这个现象笔者将它命名为王为民-刘武青效应。如果是光通过的是旋转透镜,折射率变小,则,旋转透镜的焦距变大。
根据光在由空气进入玻璃中,只在入射面的法向受玻璃的吸引力F,得到
F△t =[m'ә (g00-1)c2/2әr ]△t = (hν/v出)cosθ出 -(hν/v入)cosθ入 (4)
这样,可以求出折射率。由这个公式可以看出,在入射光速度和入射角不变的情况下,当旋转玻璃,由于万有引力修正定律公式存在斥力项,所以光在法向受玻璃的吸引力F减小,(hν/v出)cosθ出变小,而光子的能量hν不变,所以(cosθ出)变小,折射角(θ出)就变大,光在玻璃中速度比玻璃静止时变大,波长变长。这就是王为民-刘武青效应的王为民公式。
如果玻璃旋转,由于万有引力修正定律公式存在斥力项太大,导致玻璃对光的吸引力等于零,将得到
v入/ v出 = cosθ入/ cosθ出 (5)
此时,联合(3),得到
θ入 = θ出
这时折射现象消失。
对在空气中厚度为d,曲率半径为R1和R2的透镜,有效焦距为:
1/f = (n - 1)[1/R1-1/R2 + (n-1)d/nR1R2] (6)
此处n是透镜材料的折射率,数值1/f 就是这个透镜的光学倍率,f是焦距。可见,透镜材料的折射率n越小,透镜的焦距越大。
由于王为民万有引力修正定律公式是由爱因斯坦广义相对论推导出来的,所以,刘武青光线通过旋转透明介质改变光路验证了爱因斯坦广义相对论。
根据(4)不难知道,不管玻璃是旋转、加速运动、还是带电荷、带磁荷、带色荷、加热等情况下,玻璃(包括其它透明介质)在法向将受到万有引力修正公式斥力项的影响而使玻璃(包括其它透明介质)折射率变小,折射角变大,透镜的焦距增大等,这些效应统称为王为民激发态度规的折射效应。(3)和(4)式为王为民激发态度规的折射效应方程组。利用这一效应,可产生负折射率,有利于隐身衣的研制。