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光子模型假说
[楼主] 作者:liangjz  发表时间:2001/10/26 06:47
点击:405次

假设光子是这样一种粒子,它本身具有质量和能量,质量和能量不是固定不变而是相互转换的,转换的频率就是我们通常所说的光的频率。这样光子在空间运动轨迹上对外呈现的能量就是类似波的一条曲线。按照这样的假设我们可以通过几何做图法证明光的干涉条纹是如何形成的。 我们在x轴上设置两个点光源S1和S2,如图一所示。令P为垂直平面上的一点,从P点到S1和S2的光程差PS1-PS2为波长的某个正数倍m (m=±1,2,3,…)。从S1和S2出发的两列光子,将同相地达到P点,状态相同。再令Q为垂直平面上的另一点,从Q到S1和S2的光程差也为波长的m倍 。过P和Q点做一条曲线,使得这曲线上所有过XO的垂直平面内的点的轨迹都具有这样的性质,即这条曲线上任意一点到S1和S2的距离之差为常数,根据解析几何我们知道,这曲线是一条双曲线。如果我们设想这一双曲线以直线XO为轴旋转,则它将扫出一个曲面,叫做双曲面。我们看到,在这曲面上的任意一点,来自S1和S2的光子始终都是同相位的(相位差保持不变),光子在曲面上的每一点的状态是一定的,沿曲面上的点的状态是周期变化的。由于光的波长很短,光子沿曲面的这种周期变化是不容易被观测到。 同理,我们令T为垂直平面上的另一点(图中未画出),从T点到S1和S2的光程差TS1-TS2为波长的l /2×(2m+1)倍(m=±1,2,3,…)。从S1和S2出发的两列光子,将以180度的相位差达到T点。再令V为垂直平面上的另一点(图中未画出),从V到S1和S2的光程差也为道长l /2×(2m+1)倍。过T和V做一条曲线使这曲线上任一点到两定点S1和S2的距离之差为常数,这曲线也是一条双曲线,以XO为轴旋转同样将扫出一双曲面。所不同的是来自S1和S2的光子到达这曲面上的任意一点的相位差始终为180度,叠加后的最终状态是一个恒定的值。 图一是在S1到S2的距离为3倍波长 ,P点的光程差为PS1-PS2=2倍波长(m=2)这一简单情况下画出的。m=1的那条双曲线是垂直平面内光程差为l 的那些点的轨迹。光程差为零(m=0)的各点的轨迹是过S1S2中点的一条直线。由它绕XO旋转而成的将是一个平面。图中还画出m= -1和m= -2的双曲线。在这种情况下,这五条曲线绕XO旋转而产生五个曲面,这五个曲面将S1和S2两光源所形成的能量场分成了6个左右对称的无限延伸的能量空间。屏幕上亮线将出现在屏幕与诸双曲面相交的那些曲线的任何所在位置上。如果两点光源间的距离是许多个波长,则将存在许多曲面,在这些曲面上各光子相互加强。因而在平行于两光源连线的屏幕上,将形成许多明暗相间的双曲线(几乎是直线)干涉条纹。而在垂直于两光源连线的屏幕上将形成许多明暗相间的圆形干涉条纹。两条相邻的明条纹之间的关系是光程差相差一个波长 ,暗条纹与相邻明条纹之间相差1/2个波长。干涉条纹从明到暗再到明之间的相位变化是从同相到相差180度相位再到同相。 为了检验以上的设想是否正确,我们可以做这样一个简单实验。第一步用光干涉仪产生明暗相间的干涉条纹。第二步将光电管依次放在从明到暗条纹的不同位置上,当然采用的单色光源频率要在临阈频率之上,观察产生光电子动能的大小。如果按照现有光量子理论,光电子的动能应该是不变的,原因是光子的能量只与光的频率有关而与光的亮度无关,干涉后光的频率并没有变化,所以在从明到暗的条纹上,测得的光电子的动能应该是不变的。再从量子理论的观点来分析,明亮的地方光子出现的几率大,暗的地方光子出现的几率小,明暗只是单位面积上光子数不同而已,光子的动能并没有改变,所以结论也是光电子的动能不变。而我的结论则是在从明到暗的干涉条纹上光子数是一样的,产生的光电子的动能是从大到小连续变化的。
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 [2楼]  作者:tongzr  发表时间: 2001/10/26 17:47 

WG理论支持这一观点,可以给出机理的详尽的细节。
 [3楼]  作者:逆子  发表时间: 2001/10/27 17:53 

这个实验无需作就可知结果。
将光电管依次放在从明到暗条纹的不同位置上,光电管所输出的电流是不同的,明处产生的电流大,暗处产生的电流小。 这个实验说明了,用光子流或几率波来解释光是行不通的。因按几率波的观点,光子就根本形不成干涉。

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逆子
[楼主]  [4楼]  作者:liangjz  发表时间: 2001/10/28 07:25 

我所说的实验是观察光电子动能的变化而不是电流的大小,到目前为止可能还没有人做过这个实验,我认为实验是有意义的。
 [5楼]  作者:yanghx  发表时间: 2001/10/28 12:46 

“光电子的动能”与光电子的“导体速度”有关?
光传播的过程是一个能量转换的过程,这点我赞成, 不过我认为是介质粒子的振动中的动能-势能转换, 这我在电话里也说了一点,可能没说清。 至于“光电子的动能”就与光电子的“导体速度”有关了, 这个问题王家强也提过,北京网易也有讨论,摘录如下, 仅供参考: ----------------------------------------------- 讨论区:北京Science(自然科学) [订阅] [下一页] [尾] [返回] ------------------------------------------------- 主题:电流的传播速度是多少? 作 者: hydrly(九天玄女*垂死) 2001-10-25 20:42:02 :0 :0 电流的传播速度是多少?它受电阻的影响吗? ============================= 主题:Re:电流的传播速度是多少? 作 者: planet03c(Conan) 2001-10-25 22:19:29 :0 :0 就是电场建立的速度(光速) 它和电子在导体中运动的(宏观)平均速度是两码事 ============================== 主题:Re:电流的传播速度是多少? M 作 者: emc2_zx(冷月翔云) 2001-10-25 22:58:17 :0 :0 关于电流的速度,和导体有很大的关系.下面只讨论在金属导体中的电流速度.   我们知道,从本质上说,金属导体中的电流是由金属中的自由电子定向移动所产生的.所以我们可以认为,自由电子运动的速度就是电流的速度.那么,自由电子定向移动的速度可以由以下的方法简单算出.   设一段金属导体的横截面积为S,自由电子密度(单位体积内自由电子数目)为n,自由电子定向移动速率为v,那么在时间t内通过导体某一横截面积的自由电子数目就是nSvt,如果电子电量为e,那么在t时间内通过横截面积的电量q=nSvte.由电流强度的公式I=q/t可以得出:I=q/t=nSvte/t=nSve.即:自由电子移动的速度v=I/(neS).   有上面的计算可以得到,自由电子定向移动的速率和电流强度成正比,和金属导体的横截面积于导体的电子密度(由导体本身性质决定)的乘积成反比.也就是说,电流越大,自由电子的速度就越大.而横截面积越大,电子速度就越小.   如果设一段铜导线的横截面积为1.0平方毫米(实际中的导线大约就是这么粗),其中通过1.0安培的电流,铜的自由电子密度为8.5*10^28米^-3,电子的电量为1.6*10^-19库仑.那么,由上式就可以计算出这时的自由电子平均定向移动的速率是 7.4*10^-5米/秒.这是一个非常小的速度,也就是说电子在一秒种才走0.000074米.一个电子大约要3.7个小时才通过一米长的导线.   有人说,你肯定算错了.这岂不是很荒谬,打开开关,灯要好几个小时才会亮,发电场的电要送到城市也许会需要数十天.但事实上,当你打开开关时,或是把一个回路闭合,那么回路中立刻产生了电场,同时向各处传播.如果在很小的范围内,在这个电场的作用下,各处的自由电子几乎同时发生定向移动,整个电路中同时形成了电流.这个也就是我们平常所观察到的"电流"的速度.当然,电场也是有速度的,场的是以光速运动的,也就是C=2.99792458*10^8米/秒(1987年国际度量衡大会上所确定的光速值).这是个相当大的速度,这也就是为什么我们一开开关,灯就会亮了. ================================ 主题:Re:电流的传播速度是多少? 作 者: zhoujier(不会游泳的鱼) 2001-10-25 23:22:37 :0 :0 写的很好啊! ================================ 主题:Re:电流的传播速度是多少? 作 者: ning-hun(凝魂) 2001-10-27 21:22:40 :0 :0 我可以问一下,在阁下的讨论中述说得到的只是电流在金属导体中的速度那么可否理解在绝缘的空气中电流的速度是0呢?可事实上电流的速度等于电子在物质中运动的速度么? 同此而论光是不是在不同的介质传输的速度也不同呢? 望阁下赐教 ================================== 主题:Re:电流的传播速度是多少? 作 者: yanghx22(时空游侠) 2001-10-28 00:39:50 :0 :0 言之有理,不过怎样才能[实测]到导体中电子的速度呢? 铜的自由电子密度为8.5*10^28米^-3也是一个问题, 也许还要考虑电子互相排斥的作用会使导线外表面附近的电子密度较大? 而这又使得边缘的电子速度较高(仍是同性相斥), 而流体力学中有速度与“侧压力”成反比的规律,于是形成一种“正反馈”, 结果是导体外表面的电子密度和速度越来越大? 也许这种“集肤效应”在高频时要明显些,在直流中也广泛存在? 果真如此,电子的实际运动速度就要比你的计算值高许多? 我一直想有种方法可以测量到实际的“导体电子速度”, 加速器毕竟太昂贵了,如果能...。 ================================ 作者:yanghx22【时空游侠】 ※ 来源: 网易虚拟社区 北京站.
 [6楼]  作者:逆子  发表时间: 2001/10/28 21:23 

这也是可知的。
从实验中可知:电子初动能与光强无关,只与频率有关。光强是可改变电流大小,不能改变光电子的初动能。 在你所说的实验中可能出现的结果是:无论在干涉条纹的明处或暗处,只要有光电子的逸出,那么光电子的初动能是一样的。只是明处的光电流大,而暗处的光电流小。如果要作这个实验的话,就是自已投资来作的话也是很容易的,只不过这仅是一种重复性的实验,没有多大的实验意义,得到的结果并不会出于意料。也可以说都是当今理论可以解释的。 从另一方面来考虑这个实验,这倒是否定光子论的绝好实验,因为以光子来描述光子在空间的分布不会出现实验所得到结果的。

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逆子
 [7楼]  作者:逆子  发表时间: 2001/10/28 21:36 

无关。
导体的电场力的传播速率是多少?至今没有一个专门的实验不测定,也没有看过相关的报导。是一种导体一种传播速率吗?它就象光或波一样,一种介质一种速率?不可而知,不过比较公认的电场传播速率是光速,也就是无论是在真空中还是在导体中它的速度是一样的。为什么一样,也没有一个人来加以说明。这也是有待探讨的问题。 如果说光电子的动能与该导体的电场传递速率有关,好象也没有相关的报导。最起码没有足够的理由来说明。

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逆子
 [8楼]  作者:逆子  发表时间: 2001/10/28 21:45 

光电子的初动能大小与光电流大小是两吗事。
这个结果是实验中获得的。光电子的初动能是用反向电压来证实。所以说,光电子的初动能与电压是一会事。也就是只有红限频率以上的光照射,无论输出光电流有大小,但是有一条是肯定的。它的电压是一定的。输出光电流的电压不受光强弱的影响。无论你把光电管放在哪里它的电压是一定的。不同的只有电流的变化。

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逆子

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