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光子对碰实验--光真是粒子?
[楼主] 作者:阿新--  发表时间:2006/08/08 17:58
点击:541次

http://www.physics.berkeley.edu/research/chiao/EOY00/chiao6.pdf
本帖地址:http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-78829.html[复制地址]
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 [2楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/08/08 19:37 

关键是这个“Rb cell”?

“Rb cell”是什么意思呢?
如果是一个透明物体,那么这可能是光与“Rb cell”的碰撞散射?

这个实验应该这样设计:
令两束激光在极高真空中交叉,在交叉点附近设置detector,
注意:交叉点必须在极高真空中,不能有使得光子产生散射的任何粒子,

如果“Rb cell”不是一种透明光介质,
那么如图的画法,两束激光是共线的,
这样怎么能知道激光的碰撞点在哪里呢?
是不是探测器放在任何位置都可以呢?
显然不是,因为居然还有一个1.3纳秒的碰撞时间?
按这种两激光共线的情况,碰撞时间应该是是持续的,
光子间的碰撞则是发生在整个光程的?不可能有一个确定的碰撞点,
除非两激光是交叉的,才会有一个确定的碰撞地点,
如果在这点处是高真空的话,估计是测量不到散射光子的?
否则他们就不用假设“光子可以同时占有同一空间”了?



[楼主]  [3楼]  作者:阿新--  发表时间: 2006/08/08 23:39 

回复:其实是假碰撞,根据QED......
根据QED,其实是高能光子自己变成虚正负粒子后再和另外光子作用,而不是光子直接和另一光子碰撞,因此和经典的子弹碰撞不同.也暗示光不是粒子.
 [4楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/08/09 00:50 

一方面是光子对撞问题,另一方面是激光难以聚焦问题
参见:
http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=541
注意:他们所说的“光子能量改变”就是光的频率改变, 这也还算不上是直接观测到了光子碰撞散射? 频率改变的原因就多了,比如来回反射引起的“康普顿效应”等? 另外注意到: 从文中可看出,激光束在太空中难以聚焦在很远处, 这说明什么呢?这可能正说明了太空中存在着某种很均匀的微小粒子, (注意:不是分散于太空中的已知的基本粒子,这些粒子是不会连续、均匀分布于太空的) 对这种高真空中的远程“最小激光散射角”的研究, 很可能也是一条研究暗物质(或以太)性质的一条捷径, (因为在某种介质中的光散射角是与该介质的一些性质相关的) 可惜这不是我们力所能及的事情了,只好留做以后备用吧,呵,

[楼主]  [5楼]  作者:阿新--  发表时间: 2006/08/09 01:05 

回复:激光束在太空中难以聚焦在很远处,
激光束在太空中难以聚焦在很远处,是普通的波动光学的结论.没什么奇怪的.比如说激光测距,到了月亮上光斑有3公里直径.
[楼主]  [6楼]  作者:阿新--  发表时间: 2006/08/09 01:05 

回复:激光束在太空中难以聚焦在很远处,
激光束在太空中难以聚焦在很远处,是普通的波动光学的结论.没什么奇怪的.比如说激光测距,到了月亮上光斑有3公里直径.
 [7楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/08/09 01:26 

没那么简单吧?

“普通的波动光学的结论”怎么讲呢?

据我所知,他们现在的解释是激光器本身总存在一个微小的“发射角”,
所以难以聚焦在很远处,

可是既然我们可以把这个带有微小“发射角”的激光聚焦在近距离处,
为什么就不能把它聚焦在很远处呢?
从几何光学的理论上讲,无非就是一个透镜曲率的问题吗? 近距离的激光聚焦是满足“几何光学”的, 地球上的远距离聚焦就还要考虑到空气的“介质散射”问题, 可是太空中还有“介质散射”问题吗? 如果还有,那么是一种什么样的介质呢? 现在有人说是散落于太空中的一些微小的基本粒子, 可是试想这些“基本粒子”会如此连续、均匀的分布于太空吗?

“波动光学”又是怎么解释的呢?首先“波动光学”的波介质是什么呢?
如果是空气这样的所谓“光介质”的话,那可就不适用于太空的情况了?





 [8楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2006/08/09 08:26 

Chiao Raymond小组一直在研究光子-光子相互作用。前几年是提出理论。当然,在真空中,光子-光子无作用。但是如果通过原子或者等离子体做中介,那么可以发生光子-光子相互作用。
[楼主]  [9楼]  作者:阿新--  发表时间: 2006/08/09 10:26 

任何波,根据惠更斯原理,就算是激光,都是有个发散角的,那就是为什么望远镜的直径越大,分辨率才越高,因为不可能无限聚焦(这是几何光学里没有的结论,几何光学是可以原则上无限聚缴的),几何光学说光是直线传播的,波动光学说不是,只有在波前很宽的情况下互相抵消了相位,才基本直线传播,但还是有微小的发散角.如果波前不够宽,就是明显衍射.其实衍射无所不在,除非波前是无限宽,才可以令发散角严格为零,才真正毫无衍射(因为全部互相抵消).这是个积分.对任何波激光水波一样. 因此,几何光学是波动光学在宏观下波前很宽下的粗糙特例,一到精细地方,几何光学就不成立了. 因此电波的计算一定是不用几何光学的.
[楼主]  [10楼]  作者:阿新--  发表时间: 2006/08/09 10:46 

回复:有没有水波有类似例子?
光子对碰实验--光真是粒子?
 [11楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/08/09 16:28 

先从简单的说起吧?

先看一个最简单的例子吧,
比如一个木板在水中做来回的直线振动,
由于水分子之间是相互拖戈的,
所以不仅仅是木板正前方的水才随木板一起运动,
木板附近的水都会被拖戈引起各方向上的水波,
于是就形成了水波的一个初始“发射角”A,
(当然也可以称之为“发散角”)
很明显这个A的大小完全取决于这种波介质粒子之间的横向剪切模量E的大小?
(E与介质的粘性、密度、质量等因素相关)

假设有某种波介质,其介质粒子之间完全没有相互的碰撞、摩擦、拖戈作用,
那么就可以说这种波介质的剪切模量E=0,
这样沿直线来回振动的木板引起的介质波动就一定只会是沿直线传播的?
即在这样的“理想波介质”中,只要振动器是沿直线来回运动的,
那么其“发射角”(或称“发散角”)一定永远等于零:A≡0,

实际中可以看到的是:空气中声波的方向性要明显好于水波,
而且估计:
声波在气、液、固三态下的方向性也是明显不同的?
在气态下的方向性最好,在固态下的方向性最差,液态下居中? (不用说都知道:“三态”的剪切模量E比较悬殊)

那么光波介质(以太)的剪切模量E是多少呢?估计是很小了,
所以光波的方向性才会明显好于其他机械波?
这样我们就可以做这样一个实验:
用一块尽量平直的铅板(或晶体)沿直线来回振动,
看看它在各种介质中引起的介质“发散角”与该介质的E之间有何变化规律,
然后再精确测量一下它在“真空”中引起的电磁波“发散角”是多少,
(现在恐怕没有人再怀疑:电中性物质的振动也会产生电磁波了吧?)
这就可以大致估算出“以太”的剪切模量E了?

不过这其中可能还有一个重要的因素,就是频率,
因为振动板的来回频率f越高,在相同的振幅下,
意味着在单位时间内的速度变化ma=F越大,如果振幅A相同,
那么单位时间内作的功N=FA(积分)就越多,即平均功率W=N/t越大,
这就是E=hf的道理了,这里h的分析具体见回信,如果再考虑f的单位1/t,
E就成了一个“量子功率”的概念?

关键是这里还要引入一个气体“动刚度”K的概念,
都知道一般情况下,气体谈不上有什么刚度,
可是在高压下,其压缩刚度K也很强的,
所以当加速度a很大时,K也会变得很大,
而定向的强压缩就会产生介质压缩势能U=Kx更好的定向释放,
所以同样是声波,超声波的方向性就要好得多,
同样是光或激光,X射线的方向性就要比可见光或红外光的方向性好,

所以对于“发散角”的实验,可能主要考虑这两个方面:E和f ?

 

 




















 

[楼主]  [12楼]  作者:阿新--  发表时间: 2006/08/11 16:37 

回复:找一本普通的光学书,里面就有发散角问题的分析,是望远镜和显微镜设计的基本出发点.
光子对碰实验--光真是粒子?
 [13楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/08/12 14:02 

还是要尽量自己从基本概念和作用机理来分析?

还是要从基本概念上分析起?
首先“发散”一词是什么意思呢?
我理解有两层含义:
1、“光子”是沿不同方向发射出去的(发射角),
2、“光子”发射出去后,遇到阻碍粒子而产生散射(散射角),
3、两者都有一点(于是就叫“发散角”了?),

其实如果回旋加速器就是个“大原子”的话,
那么只要研究一下其中“电子团”产生的激光(回旋辐射)的“发散角”就可以了?
当然最好是研究直线加速器中直线电子团产生的激光散射角,
可惜现在的直线加速器还很难观测这种“直线辐射”,
因为加速器长度有限,当电子的速度很接近c时,很难做到“波粒分离”,
即使电子打到透明靶上,也会因为电子与玻璃的碰撞产生很大的干扰辐射,
但愿他们能用某种方法早日测量到直线电子团前方出现的激光,

另外就是有些高公转速度的行星或卫星可能存在类似同步辐射的辐射,
这可能就是他们用电磁望远镜观察到的遥远“脉冲星”,
这个“脉冲”就是回旋辐射形成的,
“脉冲星”的频率可能就是“回转频率”?
(当然也不排除星球高速自转,两极的强磁场形成的电磁脉冲)

还可以观测一个朝地球直线飞来的高速物体,
看看在它的前方是否会出现一个方向性很强的辐射?
反正估计在近声速飞机前方是会存在一个方向性较强的“激波”,
水中的快艇也是如此,只是其方向性就差很多了?
这其实也与波的“发散角”有关,介质粒子越小、剪切模量E越小,
这个“冲击发散角”就越小,
而且还可知:这种介质冲击波的正前方频率和强度最高, 值得注意的是:这也是回旋辐射(同步辐射)所具有的性质,



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