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光为什么会发生衍射

2019-02-10 15:34阅读:
光为什么会发生衍射
到十八世纪为止的大多数理论中,光被描述成由无数微小粒子组成的物质。由于微粒说不能较为容易地解释光的折射衍射双折射等现象,麦克斯韦的理论预言光是一种电磁波,证实电磁波存在的实验由赫兹在1888完成,这似乎标志着光的微粒说的彻底终结。
然而,麦克斯韦理论
下的光的电磁说并不能解释光的所有性质。例如在经典电磁理论中,光波的能量只与波场的能量密度(光强)有关,与光波的频率无关;但很多相关实验,例如光电效应实验,都表明光的能量与光强无关,而仅与频率有关。
1905年,年轻的科学家爱因斯坦发展了普朗克的量子,其后,康普顿散射进一步证实了光的粒子性。它表明,不仅在吸收和发射时,而且在弹性碰撞时光也具有粒子性,是既有能量又有动量的粒子。如此,光就既具有波动性(电磁波),也具有粒子性(光子),即具有波粒二象性。
尽管现代量子物理学已经给定光子的粒子性,但又不能解释光子的波动性,形成了矛盾,尤其是光的衍射效应,令人无法理解:光子为什么就改变直线传播而跑到阴影区去了呢?如图:
光为什么会发生衍射
要解答这一困扰人类一个多世纪的问题,首先要真正搞明白光子是如何运行的,现有科技手段还无法做到,那就需要另寻思路,或许能够解决这一问题。
下面带领大家认识一种螺线,或许可以对大家有所帮助。
光为什么会发生衍射

上面曲线完全由质数逐段组合而成,结合紧密,曲线优美。其初始端紧密,引出线密集,越往后螺旋线越开阔,引出线也越稀疏,引出线代表质数的分布,质数点就好像是螺旋线的骨架,决定了这一螺旋线的对称性、开口度等规律。这图像直观上表现出了质数的分布规律我将其命名为质数螺线。
仔细观察,本螺旋线符合对数螺线的特征,应是对数螺线的三维呈现。由对数螺线的极坐标方程:ρ=ae^kθ大概可推出此螺旋线的极坐标方程为:ρ=0.5+ae^kθ,z=bθ。由方程可以看出本曲线由两部分构成,二维上是一个对数螺线方程,z轴方向也就是三维上是一个等速螺旋方程,等角螺线是自然界中最省、最简洁、最自然的运动方式,而等速螺线又是自然界中最平滑、最稳定的螺旋变直线运动方式,它们两者完美结合必定生成自然界中最完美、最俭省、最稳定的三维运动方式。
本螺旋线起始段7/5/3/2基本与黄金螺线一致,越到后段,随着质数的增大,后质数与前质数的比值越接近于1,说明螺旋线的开口度越来越趋近于零,也就是越趋于直螺旋运动,这是自然界中最稳定、最节能、最优美的一种运动方式!
看到本螺线的形态,自然而然令人想起自然界中花朵、枝叶的分布,海底的鹦鹉螺,天空中的风暴眼,以及飞蛾扑火的飞行路线我们生活当中到处都有本螺线的身影!
光为什么会发生衍射
仰望星空,我们会发现:月亮是以此方式环绕地球运行,太阳携带八大行星也是以此方式运行,银河系以及其他星系还是以此方式运行,因而形成拥有美丽悬臂的涡旋星系,本螺线存在于宇宙的方方面面,这充分说明质数螺线是一种普遍的宇宙规律
光为什么会发生衍射
宇宙宏观运行上遵守这一规律,微观方面是否还是如此呢?一切微观粒子都具有波粒二象性,由德布罗意这一假设的成功验证说明一切微观粒子都不是直线传播的,微观世界同样遵循这一规律。
观察光柱传播过程其传播路径并不是直线,其散射形态是不是也很好的符合了这一宇宙规律呢?包括所有的电磁波!这说明属于纵波的电磁波并不是直线传播的,而是螺旋前进的。而我们之所以认为它是电场---磁场---电场---磁场交替直线前进,是因为我们的仪器只能发现微观粒子的二维踪迹,而不能够三维具体呈现,给我们的认识造成了障碍,进而形成错误认知。
光为什么会发生衍射
明白了光子的螺旋前进方式,那么光的衍射现象自然就好理解了。
如图:
光为什么会发生衍射
由于衍射实验的细缝很窄,左右方向进入的光子很少很少,大量光子只能通过竖直方向进入,由于光子是旋转进入的,在竖直方向就形成对等的两部分:上部绝大多数光子是旋转向下,下部光子则绝大多数旋转向上,它们又是同时进入窄缝,相遇之后自然形成相涉,进而改变运行轨迹,形成明暗相间的干涉条纹。这就是光的衍射原理。
理解了光的衍射,明白了光的螺旋行进方式,相信大家对光的波粒二象性也就有了感性认识,不至于令人摸不着头脑。
希望以上论述是正确的,能够对你有所帮助。

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