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阳光是横波吗?
[楼主] 作者:烦爱因斯坦  发表时间:2003/10/19 10:15
点击:1005次

事先声明一下,我这个人没多少学问,看不懂的,总想问问,以图弄个明白。好就好在我没有什么身份地位,属于轻装上阵,就象《皇帝新衣》里面那个天真的孩子一样,即使错了,也不怕贻笑大方,更没有什么损失。对吧,嘿嘿!但是,对于那些红衣主教就不一样了,因为如果有人对上帝提出怀疑,如果让日心说得逞,就等于撅了他们的饭碗了,而且一世的英名就要付属流水,负担岂能不重?

我有很多疑问,现在就先说一个吧:阳光是横波吗?

阳光是横波,自从波动说得逞之后,现在已成定论了。可是仔细考虑考虑,太阳有形成横波的条件吗?

对于形成横波的条件,物理书上已经说得很清楚了,但我这里还要给它补充一个条件:传播介质在波的振动方向上必须有边界。

例如,传播横波的一根绳,可以无限长,但不可以无限粗(或宽)。再例如,一个钢球中心有一颗炸弹,当炸弹爆炸后,如果钢球不坏,那么钢球内部的波一定是纵波,不会是横波,原因就是在横波的振动方向上——与半径垂直的圆周上——钢是没有边界的。

上面的条件可以用反证法证明。假设在空间有一个点波源O,它向周围发射的波是无间隙的横波,再假设过O点有两个平面A、B,这两个平面内的波都分别在这两个平面内振动,那么就可以推出,在两个平面的交线CD上的各点,要同时在这两个平面内振动。实际上,因为过这个交线CD的平面有无数多个,所以交线CD上的各点要同时向四周振动。同理,因为过点波源O的平面有无数多个,所以我们可推出,点波源0外围的各点同时要向四周振动,这是不可能的。

横波可以转化为纵波,纵波也可以转化为横波,这就决定于传播介质的特点了。

太阳是个点波源,它发出的光是无间隙的,而且在同一个球面上,阳光都是均匀的,当然也就没有边界了,所以阳光不可能是横波。

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 [2楼]  作者:逆子  发表时间: 2003/10/19 22:16 

根源在电磁理论中。

太阳光也就是电磁波,它只是电磁波谱中很窄的一个频段而已。我们要追问光是什么波形,也就把此问题转变成电磁波是什么波形的问题上。如果说电磁波是横波,那么太阳光也是横波也就没有什么疑义了。

电磁波发射的理想化分析模型是振荡电偶极子,其电磁辐射为赤道方向最强,极轴方向辐射为零。从原理上讲横波的辐射不会具有同步球面辐射状的,它是具有方向性的。

太阳光是无数个点光源组成的,它发出来的光可以理解为无数个振荡电偶极子辐射出来的电磁波,各点光源有不同的初相位,不同的频度,它不是单色光。所以这在这个问题上不能把太阳当作点光源处理。

不过,我也是倾向于光是纵波的看法。因为空间不具有切变力,故而不会形成横波。但这是基于机械波的原理来考虑的。电波波与机械波处于不同层面,我想最好应从电磁波入手来分析为好。

现在人们为什么认为电磁波是横波呢?因为电磁波中电矢量E方向与传播方向垂直,这是被实验所证实的,对此我们不能任何的怀疑。也就是从这个事实上它符合横波的条件,所以认为电磁波是横波。

如果说我们把电磁波看作是磁波呢?也就是说由于场源磁场的扰动向外传播出去形成的波呢?即磁场本来可以在真空中存在,场源的场量的波动会形成场的扰动是很的自然的推论,何苦非要把电场也扯进来参和呢。磁场波遇到导体使导体产生感应电流,这也正是电磁波的接收原理。从这个方面理解的话,就可以把电磁波定义为纵波了。这一点好象不可理解,还需老鹤的“隐形磁力线”与“洛仑兹力是否作功”作为理论的铺垫。



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逆子
[楼主]  [3楼]  作者:烦爱因斯坦  发表时间: 2003/10/20 12:13 

回复:有点不同意

逆子先生,虽然我对你的许多观点都赞同,但这一点却不能苟同。

水波多数是纵波,但在水面上它是横波。同样,电磁波是横波,并不一定在所有情况下都是横波,只有当电磁波被分割成一条波束时,它才可能转化为横波,从点波源向周围发射的电磁波不可能是横波,只能是纵波。虽然实验已证明电磁波是横波,但是在什么情况下验证的,是不是用一条电磁波束来验证的?

虽然已有起偏器验证了阳光是横波,但是解释是否正确?是不是阳光进入了起偏器后才转化为横波的?

纵波和横波是可以互相转化的,在不同情况下会表现出不同的波,说某某波是横波或纵波,我认为没有意义,就好象说变色龙是绿色的一样。

 

 

 [4楼]  作者:刘久明  发表时间: 2003/10/20 21:07 

我看明白了,有些同感表示支持。
看了烦爱因斯坦
[楼主]  [5楼]  作者:烦爱因斯坦  发表时间: 2003/10/21 10:46 

回复:其实实验并不能完全相信

都怪我表达不清楚。

其实实验并不能完全相信,就象我们的眼睛也不能完全相信一样。我这样说,并不是指实验受条件的限制,而是说某些实验会改变理论上的条件,是实验结果和理论结果相反。

 [6楼]  作者:逆子  发表时间: 2003/10/21 21:55 

你的猜想已有证实。

证明电磁波具有什么样的传播属性,第一是理论上的推论,再着就是实验中的证实。

电磁波是依什么样的波形传播的,从理论上讲是振荡电偶极子分析模型。从实验上证实是以平面波来来测定的。所谓平面电磁波也就是距点辐射源”无穷远”的观测者才能满足平面电磁波的条件。什么是点光源,什么又是“无穷远处”的观测者,这一切处决于所精度而言。电磁波是横波还是纵波的问题根本不是精度所决定的,因为理论与实验中都没有电磁波是纵波的可能性。这里的根本性的根本是依电磁波的电场矢量E来定论纵波与横波的。

从电磁波中电场矢量方向来定论其波种,结论是横波。这也是必然的结果。从电磁波的理论指导与实验达到一致了。从光源而言,也有相关的实验,也就是光化学反应的一个实验。具体名子是什么我有点记不清了,结果与电磁波没有出入。

我的观点是只有磁波考虑电磁波才可以理解为纵波,如果从电矢量方向来分析的话,电磁波是横波的观点是无需怀疑的。



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逆子

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