光傳播理論的探索及相關(guān)發(fā)現(xiàn)

光傳播理論的探索及相關(guān)發(fā)現(xiàn)一、理論缺陷光是電磁波，遵循電磁波傳播規(guī)律。現(xiàn)代物理理論對電磁波傳播是這樣解釋的，在空間某處發(fā)生了變化的電場，就會在空間引起變化的磁場，這個變化的電場和磁場又會在較遠的空間引起新的變化的電場和磁場，這樣變化的電場和磁場并不局限于空間某個區(qū)域，而由近及遠向周圍空間傳播開去，電磁場這樣由近及遠地傳播，就形成電磁波。電場強度和磁感應強度相互垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直。如圖1問題一，如圖1所示，電場和磁場的變化波形是同步的，變化的電場在引起變化的磁場時，產(chǎn)生的磁場也正在變化過程中，必定會產(chǎn)生同步的方向相反的電場，且幅度相同，從而阻止變化電場的變化，那么空間不會發(fā)生變化的電場。所以電場和磁場的變化波形是不可能同步的，被產(chǎn)生的磁場一定會延遲于電場。這是因為電場和磁場相互垂直不是在同一空間，引起過程最起碼有傳遞過程，傳遞肯定需要時間。也就是說變化電場元引起變化磁場元過程中一定要用時。問題二，電磁波的傳播方向即不是電場方向也不是磁場方向，那么在電磁波的傳播方向上相近的兩個點，這兩點上的電場之間或磁場之間沒有任何關(guān)聯(lián)，因為它們的方向都是平行的。我們都知道任何機械波相鄰的波峰與波谷都存在關(guān)聯(lián)并相互作用。而電磁波的波峰與波谷沒有任何關(guān)聯(lián)不存在相互作用，這違背了波的傳播的基本規(guī)律。按照現(xiàn)代物理的說法變化的電場和磁場不局限于空間某個區(qū)域，而變化的電場和磁場為什么不局限于空間某個區(qū)域？相互垂直的變化電場和磁場完全可以在空間發(fā)生電磁震蕩，如果要輻射能量，那么也應該是電場方向或者是磁場方向。如果電磁波的傳播方向即不是電場方向也不是磁場方向，那么到底是什么力量推動電磁波傳播？問題三，如圖1所示，電場和磁場不能交替?zhèn)鞑ァＨ鐖D2所示，電場和磁場能交替?zhèn)鞑ィ姶挪ǖ膫鞑ニ俣扰c電場和磁場的傳播速度不匹配，電磁波的傳播是直線方向，電場和磁場是沿圓形傳播，也就是說電磁波的傳播速度與電場或磁場的傳播速度毫無關(guān)聯(lián)。電磁波的傳播速度等于電場或磁場的傳播速度純屬巧合？現(xiàn)代物理對電磁波傳播的解釋不能形成有效傳播模型，不能對光的波動性和粒子性做出統(tǒng)一解釋，這些問題是一個成熟理論不應該具有的。所以說現(xiàn)代物理理論對光傳播的解釋是有缺陷的。問題所在光源的物質(zhì)粒子振動引發(fā)空間電場變化，變化電場以電場方向向外傳播，產(chǎn)生變化磁場。在產(chǎn)生變化磁場過程中，電場元方向與磁場元方向只需要相互垂直，生成異方向的磁場元產(chǎn)生排斥，所以異方向磁場元都會調(diào)整為同方向的磁場元。同方向磁場元向前延伸最后首尾相連，形成渦旋磁場。同一方向變化的電場不斷產(chǎn)生的磁場元，磁場元不斷疊加于渦旋磁場，使渦旋磁場的強度不斷增大，能量不斷積累。當電場能量釋放完畢，渦旋磁場開始釋放能量時，使其中心產(chǎn)生非常強的變化電場。磁場最大的疊加積累能量的時間為振動周期一半，疊加積累能量肯定是磁場傳遞，所以渦旋磁場的最大周長為波長的一半。也就是說電場決定了光的波長，磁場決定了這一電場在空間影響范圍。渦旋磁場在積累能量時，因為引起過程和疊加過程所需時間，使磁場峰值（磁感應強度瞬間最大值）總是落后于電場峰值（電場強度瞬間最大值）。如圖3，上面橫線表示電場強度和方向，下面豎線和圓表示橫截面上的磁場強度和方向，中間細黑線表示傳播方向（磁場和電場重疊于細黑線）。紅色表示能量釋放過程，藍色表示能量積累過程。每小段表示波長的1/12。藍色三個橫線表示電場強度為峰值，藍色三個同心圓表示磁場強度為峰值。這些強度峰值會以光速連續(xù)不中斷地向傳播方向移動。在電場峰值的前面總有變化磁場產(chǎn)生的與之方向相同的電場，促使電場峰值向前移動。在電場峰值的后面能產(chǎn)生大量的小范圍磁場，生成反向電場推動電場峰值向前移動。磁場峰值總是后置于電場峰值，當渦旋磁場釋放能量時，促進和生成了下一輪電場?？梢钥闯觯獾膫鞑ヒ噪妶龇较驗閭鞑シ较?，磁場將電場的傳播分割成許多細小的圓柱體通道，由渦旋磁場形成的圓柱體通道可稱作光子束，光子束內(nèi)的每一個振蕩也就是一個波長長度的圓柱體可稱作光子，圓柱體周長等于波長的一半，也就是說光的頻率越高，光子束直徑越小。當單位面積通過光子束數(shù)量越多時光線越強，反之則光線越弱。愛因斯坦在有生之年一直在探索什么是光子？現(xiàn)在有了結(jié)論，光子就是空間的電磁振蕩，這個電磁振蕩在空間移動，電磁振蕩移動的動力來自于電場傳遞的動力，也是電場、磁場、反抗電場、反抗磁場相互作用的結(jié)果。由于空間具有相同的導磁性和導電性，電場來自于磁場，磁場來自于電場。電場空間分布強度情況與電場變化所需的時間具有一一對應的關(guān)系。也就是說空間電磁振蕩電場的距離越近，強度越大，變化時間越短，也就是頻率越高?；蛘哒f強度越大，變化時間越短，距離越近。再或者說變化時間越短，距離越近，強度越大。光既是橫波也是縱波，磁場表現(xiàn)為橫波，電場表現(xiàn)為縱波。光與機械波是有很大區(qū)別，比如說機械波的頻率和振幅無關(guān)，而光的頻率和振幅有關(guān)。照抄機械波理論去解釋光電現(xiàn)象肯定是行不通的，也是現(xiàn)代物理理論的問題所在。光的頻率和振幅有何關(guān)聯(lián)？設變化電場元引起變化磁場元所需時間為t，在相同的環(huán)境下t值是一定的。光頻率越高，周期T越短，t在周期中的比重越大，磁場越會延遲于電場，電場的變化受到阻礙也就越小，電場的變化速度越快，生成磁場峰值越高，從而使電場峰值也越高，也就是說光頻率越高，光子振幅越大，光子的能量也就越大。當周期T遠遠大于t時，磁場延遲于電場越不明顯，所以低頻測得電場和磁場是同步的。而低頻靠的是電源的推動，光靠的是電場或磁場在空間積累的能量。當周期1/2T等于t時，磁場百分之百延遲于電場，電場在沒有反抗時最大的變化速度，電場會形成最劇烈變化，也就會形成所占空間最小具有強度最強的電場峰值，它所反映的將是空間的性質(zhì)。也可以從另一方面來說明光的頻率與振幅的關(guān)系。電場的電勢差相同，距離相同，通道的直徑相同，在真空條件下環(huán)境相同，電通量的變化率一定是相同的，電場從波峰到波谷所用的時間肯定是相同的，也就是說波的頻率是相同的。波的頻率相同又使電場距離相同和通道的直徑相同。電場的電勢差由電場峰值決定的，也就是說光的頻率由電場峰值決定的。正如前面光子的性質(zhì)所說，光的頻率與電場峰值是一一對應關(guān)系，也是正比關(guān)系。當物體輻射出面積大電場峰值大的電磁振蕩時。磁場會將它分隔成若干個光子束，隨著光子束射向遠方，光子束之間的距離增大，光子束的空間密度減小。從而使光的強度減弱，但是光子束內(nèi)部的電場峰值是不變的。三、光的衍射現(xiàn)象新發(fā)現(xiàn)根據(jù)光子束理論，用實驗來說明，光的衍射現(xiàn)象的實質(zhì)。用激光筆發(fā)射激光束，用刀片的刀尖阻礙激光束，使激光束一半照在刀尖上，一半照在墻上。如圖1所示，墻上會出現(xiàn)在刀片左右兩側(cè)有非常清晰的兩條光線，光線垂直于刀片，最大的偏離角度在30度以上。上述的現(xiàn)象按現(xiàn)代物理理論解釋是光的衍射，但是有兩個問題。一是，陰影區(qū)的光線為什么垂直于刀片？是衍射為什么沒有明暗條紋？根據(jù)惠更斯菲涅爾原理，波陣面上每個面元，可以看成一個新的是振源。它發(fā)出次波，波場中任意處p點的擾動是所有次波到達該點的次波擾動的相干疊加（百度百科）。按照這種說法，陰影區(qū)的光線應該彌漫于陰影區(qū)，而且會出現(xiàn)明暗條紋。現(xiàn)代物理理論對光線垂直于刀片這一現(xiàn)象也不能做出很好的解釋。二是，現(xiàn)代物理理論不能解釋明亮區(qū)的光線，找不到正常的反射角。所以現(xiàn)代物理理論在光的衍射方面是不成熟的。大家都知道，光在通過空氣與玻璃交界處會發(fā)生折射。光的傳播是不需要介質(zhì)的，光在介質(zhì)內(nèi)傳播，介質(zhì)的分子并不參與光的傳播，只是在不同的介質(zhì)分子存在的情況下形成不同的介質(zhì)空間。交界處不僅僅是簡單的交界面，如果把空間精細化放大，它肯定是有一定厚度的，在不同的介質(zhì)分子共同存在的情況下，介質(zhì)空間不可能是非此即彼，肯定需要一個過度空間。也就是說光速不可能突然從c到3/4c，而是具有一個過程。而這個過程依靠交界處具有一定厚度的不均勻介質(zhì)空間來實現(xiàn)。空氣與玻璃在交界處形成不均勻介質(zhì)空間，光子束以一定的角度通過不均勻介質(zhì)空間時，光子束內(nèi)不同位置的電場在相同的時間內(nèi)傳播的距離不相等，光子束發(fā)生彎曲，這就是將空間細化后對折射現(xiàn)象的描述。金屬也是介質(zhì)的一種，比如說它能通導頻率更高的X射線。那么空氣與金屬之間也有交界處，也會形成不均勻介質(zhì)空間。觀察不到金屬的折射現(xiàn)象，并不代表它不發(fā)生折射現(xiàn)象，而是發(fā)生了折射但無法觀察。但是在特殊情況下是可以觀察的，當光通過刀口時就可以觀察，因為不均勻介質(zhì)空間是具有一定厚度的，這一厚度會凸出于金屬表面分子之上。如圖2所示，圖2就是圖1現(xiàn)象的原理圖。在光線與光密物質(zhì)形成夾角的折射現(xiàn)象中，光線總是由光疏偏轉(zhuǎn)向光密，所以光線總是向金屬方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使光線總是垂直與金屬?？拷饘俚墓饩€先發(fā)生折射，然后與金屬發(fā)生反射形成反射光線，與金屬較遠的光線直接產(chǎn)生折射，所以形成折射和反射兩條光線。這樣完美的解釋了圖1現(xiàn)象。圖3是激光束照射在刀背上形成的圖像，與圖1比較，沒有圖1清晰，折射角與反射角縮小。這是因為尖銳的物體邊緣形成不均勻介質(zhì)空間會突出，形成不均勻程度也會更大，不同位置的光子束形成不同角度不同程度的折射，形成光線較長。相反不尖銳的物體形成光線較短。事實證明當光線通過物體邊緣時，光線形成的圖像與物體的形狀有關(guān)。如果是衍射，只要光線受到阻擋形成的圖像應該是相同的，與物體形狀無關(guān)。進一步說明了圖1現(xiàn)象是光線的折射而不是衍射。圖4，刀片傾斜成一定的角度，并與激光束形成夾角。可以觀察到，折射光線與反射光線形成具有一定弧度的弧線?；⌒喂饩€的形成是因為有兩種方向光線從光疏到光密，一種是金屬方向光線從光疏到光密，另一種是傾斜的金屬方向光線從光疏到光密。同一光子束會受到兩個方向的偏轉(zhuǎn)，從而形成弧形光線。光的衍射是無法解釋這種弧形光線，所以這個現(xiàn)象也證明了光線是折射而不是衍射。圖5，將刀背傾斜45°，正對激光束，讓激光束正照在刀背上。可以觀察到弧形的反射光線。刀背上傾斜的小平面應該產(chǎn)生較強的向上的反射光線，但是沒有觀察到，這是現(xiàn)代物理理論無法解釋的。形成這種現(xiàn)象的原因是由于突出的不均勻介質(zhì)空間在光線沒有接觸金屬前發(fā)生了折射，偏離了之前的路徑，使正常的反射現(xiàn)象減弱。同時也出現(xiàn)了圖4現(xiàn)象。圖6，讓激光束穿入盒子，照射到盒子中央的細針上。可以觀察到激光束沿著細針的周圍360度都有光線。這是由于細針表面光滑而且橫截面是圓形的，光線產(chǎn)生多角度的折射又產(chǎn)生多角度的反射，正好覆蓋細針的周圍。如果把盒子拿掉，讓激光束照到較遠的墻上，可以觀察到細針的兩邊產(chǎn)生明暗條紋。這是由于細針的兩邊都會產(chǎn)生反射和折射光線。這樣左邊的反射光線和右邊的折射光線產(chǎn)生疊加，因為相位相同，但路徑不同，光產(chǎn)生干涉，所以產(chǎn)生明暗條紋。圖7，把兩個刀片的刀口相對形成細縫，讓激光束照射縫隙，在較遠的墻上形成明暗條紋。與細針相同，左右兩個刀口都會形成折射光線和反射光線。左邊的折射光線與右邊的反射光線產(chǎn)生干涉，右邊的折射光線于左邊的反射光線產(chǎn)生干涉。干涉條紋非常清晰而且是等距的。單針直徑和單縫寬度為2a，單針和單縫到屏幕的距離為D，數(shù)據(jù)符合公式Δx=Dλ/2a。所以說海森伯測不準關(guān)系是可以測準的，是符合物理規(guī)律的。用雙針夾細縫，讓縫隙寬度小于針的直徑，讓激光束照射雙針的全部，可以觀察到條紋相互疊加，條紋中還有條紋。當縫隙寬度等于針的直徑時，可以觀察到非常清晰的等距條紋。根據(jù)以上規(guī)律雙針和雙縫的效應是同等的，這也是雙縫干涉的原理。圖8，將兩個刀片一前一后垂直擺放，讓兩個刀片從兩邊阻擋激光束，激光束照在墻上形成的圖像?？梢杂^察到一邊是不等距條紋，一邊是沒有條紋。不等距條紋是由于光線路徑不同隨著角度的增加相位差變化加快，符合幾何特性。沒有條紋的是由于前面的刀片的反射光線被后面的刀片遮擋。圖9，拆掉激光筆的聚光鏡，把細針放入光線中，照到墻上。可以觀察到中間是等距條紋，兩邊是不等距的條紋。中間等距條紋是由于細針兩邊的折射光線形成的。兩邊不等距條紋是由于細針反射光線與激光筆直射光線干涉形成。把小孔放入光線中，照在墻上，小孔內(nèi)形成不等距圓形條紋，圓心根據(jù)距離的不同可為亮點可為暗點。這是由于小孔內(nèi)邊緣反射光線與激光筆直射光線干涉形成。把一角錢硬幣垂直放入光線中，照在墻上，可以觀察到非常弱的泊松亮斑。這是由于光線垂直于圓的切線發(fā)生折射，使所有的折射光線都要通過圓心，而泊松亮斑就是所有折射光線疊加的結(jié)果。如果把圓的邊緣制成非常鋒利的刀口，我相信會觀察到更為明亮的泊松亮斑。激光束是具有較強的光照，使現(xiàn)象更容易觀察，在實驗中它與普通光并無本質(zhì)區(qū)別。激光束能觀察到的現(xiàn)象，普通光也能觀察到只是光線比較弱。四、旋光現(xiàn)象的新發(fā)現(xiàn)當偏振光通過某些透明的晶體時，偏振光的偏振面將旋轉(zhuǎn)一定角度，這種現(xiàn)象稱為旋光現(xiàn)象。根據(jù)光子束理論，晶體厚度為d射入光的波長λ，d/λ等于正在通過晶體的光子數(shù)，每個光子在通過晶體時將發(fā)生一定角度的偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)角度的大小將與光子峰值有關(guān)，峰值越大，偏轉(zhuǎn)的角度越大。也就是說光子峰值于光子的偏轉(zhuǎn)角度成正比。光子的峰值與頻率成正比，頻率與波長成反比。也就是說晶體在發(fā)生旋光現(xiàn)象時，偏振光偏轉(zhuǎn)角度與光波長的平方成反比，即旋轉(zhuǎn)角度Φ=ad/λ2，a為光旋恒量。1mm厚的石英片通過波長為708納米的紅光旋轉(zhuǎn)角度為15°，589納米黃色鈉光旋轉(zhuǎn)角度為21.7°，385納米紫光旋轉(zhuǎn)角度為51°，代入數(shù)據(jù)可以得到a是恒量，可以基本確定公式的正確性，有望帶入更多數(shù)據(jù)進行檢驗。五、電子運動時其周圍的電磁場變化電子在勻電場E作用下運動，由于電子帶電，必定會引起空間電場變化，變化電場必定會在電子周圍的產(chǎn)生變化磁場。磁場會產(chǎn)生反向電場E反。通過計算反向電場E反遠遠大于電場E。在反向電場的作用下，電子必然會減速。而電子減速過程，又會引起新的電場變化，會產(chǎn)生正向電場E正，電子受到E和E正共同加速，使電子得到更大的加速度。就這樣電子會加速再減速再加速，振動前行。振動的能量來自于電場E，電子加速越快，減速也就越快，也就是說E強度越大電子振動的頻率越高。由此可見粒子的運動是完全可以用波長和頻率來描述，但這絕不是粒子的屬性，而是正常的電磁現(xiàn)象。同樣光的波粒二象性，也是正常的電磁現(xiàn)象。根據(jù)光子束理論，光的頻率越高，能量越大，光子束的直徑越小?？灯疹D效應所用的倫琴射線的波長為0.7誒。它的直徑只有0.11誒。倫琴射線在級小的范圍內(nèi)具有巨大的能量，從而產(chǎn)生質(zhì)量，使倫琴射線具有粒子性，產(chǎn)生康普頓效應。當電子穿過狹縫時，障礙物邊緣的不均勻介質(zhì)空間也會使電子的運動軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使電子移動的路程不同，一些電子會以加速度的方式?jīng)_向屏幕，另一些電子會以減速度的方式到達屏幕，減速度的方式到達屏幕難以形成亮點，從而使屏幕出現(xiàn)明暗條紋。當電子一個一個地釋放時，電子不可能走同一路徑，隨著時間的積累也會出現(xiàn)明暗條紋。光子很難做到一個一個的釋放，光子束遇到障礙物也能分解成多個光子，從而光子相互作用形成明暗條紋，這些都是正常的物理現(xiàn)象，并非概率波。六、光現(xiàn)象的解釋用光的波動性也可以對光電現(xiàn)象進行解釋，當光子束接觸到金屬電子時，向前推進的負電場峰值會推動電子離開平衡位置，當負電場峰值越過電子時，這時電子會受到自身的彈力，負電場的斥力正電場的引力，使電子獲得動能迅速飛離金屬，而電子獲得動能的大小與電場的峰值成正比，電場的峰值與光的頻率成正比。根據(jù)光子束理論，磁場形成渦旋磁場。當光子束通過偏振片時，某一方向的磁場受到阻擋，使渦旋磁場不平衡變成橢圓形。根據(jù)阻擋程度的不同，橢圓程度也會不