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2014-04-14
量子力学在解释干涉条纹时则采用的是机率波的方法,认为亮的地方是光子出现机率多的地方,暗的地方则是光子出现机率少的地方。问题是当只有一个光源时,光子是均匀分布在屏幕上的,而当存在另一个相干光源时,按照量子理论光子就会集中出现在一些地方而不去另一些地方,机率的解释是不能使人心悦诚服地接受的。爱因斯坦曾用上帝不掷骰子来表达他对用机率描述单个粒子行为的厌恶。这就是目前对于光的干涉现象的两种正统解释方法。我们对于光本性的认识是否还存在其它我们没有考虑到的因素,是否还存在其它的证明方法来统一光的波粒二象性即用一种理论解释来解释波动性和粒子性呢? 为了找到这种新的理论,在此我们不得不在现有光量子理论基础上进行一些必要的修正即单个光量子的能量是变化的,光子的能量和质量是相互转化的,转化的频率就是光的频率。频率快光子的能量大质量小,相反,频率慢则光子的能量小质量大,这样光子在空间所走的路程就形成了一条类波的轨迹。在论证光的干涉现象之前,我们先对光源进行定义。单频率点光源——频率单一且所有光子在离开光源时的状态(相位)都相同。单频率点光源具有这样两个特点,其一在距光源某一点的空间位置上,光子的状态不随时间变化。其二光子的状态随距点光源的距离作周期变化。光的波长指的是光子在一个周期的时间内在空间运行的距离。
我们在x轴上设置两个点光源S1和S2,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ml(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ml。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,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1800的相位差达到T点。再令V为垂直平面上的另一点,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??0?,叠加后的最终状态是一个恒定的值。
标签:物理学论文
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