假设有一个原子它是由一个原子核和一个核外电子组成电子围绕着原子核做圆周运动。由于某种原因电子内部能量过高它表面解体出一粒粒很小的块状这些块状物脱离了电子的束缚飞了出去。每一小块其实就是一个光子在光子一个个连续不断地沿直线向外飞出的同时电子仍以极快的速度围绕着原子核旋转。光子从电子表面不断的喷出电子的质量变小受力平衡发生改变电子围绕着原子核的旋转半径变小直至电子表面不再发生解体不再产生光子。电子完成了一次从高能轨道向低能轨道跃迁的过程此刻在空间内那些沿直线飞出的单个光子排列在一起在三维空间内构成了有规律、不规则的螺旋状组合像一根很长、很细的弹簧即单条光线以光速在空间内运动大量的单条光线聚集在一起形成“光“。
如果你觉得不好理解那我把这个过程放大数倍举个类似的例子:假设地球就是那个原子核月球就是那个核外电子月亮围绕着地球不停的旋转。由于某种原因(比如太阳照射到月球的热量严重过高)月亮内部能量增大月亮表面出现一个火山熔浆以快到不可思议的速度连续不断地从火山口喷出由于速度太快熔浆脱离了月球引力的束缚沿直线喷进了外太空。在喷射熔浆的同时月亮一直围绕着地球旋转。月亮连续喷射熔浆持续了数万年之久月亮的质量变小受力平衡发生变化月球绕地球的旋转半径变小月亮离太阳的距离变大太阳照射到月球表面的热量变少月球表面的火山不再喷发。此刻喷射进太空的熔浆排列在一起在太空内构成了有规律、不规则的螺旋状组合急速远离太阳系!
两个模式的本质相同不同的是在地球和月亮之间完成这个过程要数万年甚至更久而在原子核和电子之间完成这个过程是一瞬间的事!
我想过很多种模式但唯独这种模式能够非常完美的解决基础光学里让人避而不谈的所有矛盾。
如光的“波动说”与“粒子论”间的矛盾。我们不能用“机械波”的理念去认识“光波”例如机械波的一种形式为“水波”在水波的横波中能量子从一个水分子转移到另一个水分子上单个水分子只在二维平面内一上一下振荡能量传递过后最终水分子还会回到产生振荡前的位置。但光波中光子跟水分子的运行形式完全不同在整个过程中光子始终是向前沿直线运动产生“波形”是因为所有光子是从绕原子核旋转的电子中产生的。
对于光的传播需不需要介质这个问题就更显而易见。在物理学中所说的介质细想一下基本都是机械波的范畴。机械波中实质上介质传递的是能量(为了完善光的传播需不需要介质这个问题我对于“机械波”产生的本质从大学一直想到现在还是想不出它究竟是一种怎么的模式勉强得说它是在传递能量子)显然在我所提出的模式中由光子所形成的“波”这种“波”并没有能量的传递只是光子排列出的一种固有形态所以何谈“光的传播是否需要介质”?这个问题本身就是个错误的命题根本就是个无厘头问题就好像在说“不想当厨子的裁缝不是好司机”!光需要依附于什么物体上传播吗?光子自身就能运动啊!
让所有人产生误解的还有一点。在应对光学问题上这些人不够细心阳光照射到人体上照射到的身体组织感到变热这是由于光子是能量的携带者而非能量的传递者。你感受到身体变热是由于光子被体细胞吸收这个过程中不断有光子消失而在上面提到的水波中水分子作为能量的传递者水分子并没有消失。“能量的携带者”和“能量的传递者”在本质上是两个完全不同的概念很多人不注意细节在实际思考中通常把两者混为一谈。
关于“光速”方面光子在运动过程中同样受到万有引力的影响。在太阳系内对光子的运动产生主要影响的是电子和原子核对它的吸引力电子和原子核的密度决定了光子的运动速度它们的密度越大光子的运动速度越小。
在光学的基础概念中光的通用定义是:光既是一种波也是一种粒子。我认为应取消这样的定义不能说它完全就是错的但一方面它在描述上不太恰当某种程度上“光波”并不能算是一种波光子多数情况下是在三维空间内组合成螺旋状结构应该称之为“螺旋光柱”而非二维的波形结构不过鉴于用“光波”这个词容易让人描述干涉、衍射等现象所以还是对“光波”这种概念予以保留;另一方面这种完全根据实验现象提出来的定义太过于表象化根本体现不出光的本质很容易让人产生误解在物理学里对基础概念的定义应该偏重于其实质让人一目了然。
综合各种因素我认为对“光”的基本定义应为:光是由原子内部产生的光子排列成一种具有一定规律的螺旋状结构的集合体。
另有一个很重要的建议是鉴于“光波”的独特性应特别强调和指出在光学领域的描述中应取消“介质”这一概念用“光子在某某物质中的运动”这样的描述替代以避免产生不必要的误解给学者带来多余的困恼。
我上面所叙述的模式是最理性状态下最简单的模型在实际的研究方面我还要补充说明两点:
其一在试验中我们把原子分离出来观察单个原子中电子的运行轨迹时电子的运行轨迹往往不在一个固定的横截面上而是在原子核周围乱转这样的原子释放出的光子是构不成一条直行的光柱的。在实际的发光物中发光的物质并非单个原子而是由多种原子构成的一种集合物质物质有固定的形状因此在其内部的电子在综合受力方面是恒定的具有相对稳定的运行横截面能够产生笔直的螺旋光柱。
其二实际研究中元素的种类繁多一个原子核外往往有许多个电子处于不同能量轨迹的电子可能具有不同的运行横截面并可能同时产生跃迁现象情况会十分复杂!因此在处理相关问题时一定要认真和细心以免发生错误。
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