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回复:【相对论验证实验系列】

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光的电磁学说确实漂亮,很好的解释了光的传播问题,这是人们普遍接受光的电磁理论的关键。
但是光的电磁理论在解释光与物质相互作用时遇到困难,比较突出的是光电效应。实验时我可以控制入射光强度,让玻印亭矢量S=E∧H(即能流密度矢量)的大小很小,使得要足够长的时间电子接收的能量才能达到电子伏特的数量级(脱出功的数量级)但是实验发现光电效应几乎是瞬时的。
实验是1905年前完成的,当时测量时间的精度是10的负9秒,所谓瞬时是指所需时间小于10的负9秒。现在,我国已经达到10的负15秒,实验仍然认为是瞬时的,即从光照射到金属开始计算,在10的负15秒之前就有电子从金属表面逃出来。这是光的电磁理论没办法解释的。引用光子概念倒是十分容易解释。
另外,据我了解,有关部门对电磁理论的研究还是十分重视的,重点投入的方向也比较多,例如带电粒子在电磁场中的运动就是其中一个方向。
当然,纯理论研究的投入不多,这是事实。没办法,这是发展中国家科研投入的特点,几乎没有例外。


1015楼2010-04-04 04:18
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    说到光子,不可避免的一定要涉及到光电效应。光电效应在爱因斯坦前就已经有人发现了,但是爱因斯坦用光子假设解读了光电效应的原理,由此获得诺奖,说明主流已经接受了光子的概念。但是,有关的经典理论的理解实在是偏执之词。
    类似光电效应的自然现象自然界非常多。举例,江边一小船,任凭风吹浪打依然凭岸而息。这时候有一艘巨轮从江面上经过,巨轮产生的大浪竟然一下子把小船打到了岸上。光电效应不一定必须是“粒子”才能够实现的,“波”一样能够做到。
    “假如光是电磁波(一个运动的磁场,或者是一个变化的磁场),它必定具备动电的能力,电子运动则为必然。”这是我在上面说过的一句话,在这里也适用,因为原理是一样的。所以,光电效应一样也不是唯一的解读。
    在光学第一章就有这样的话:光是“一列波”……。但是,普朗克在黑体辐射里说光不是一列波。一列波是我们最早对光的认识,显然是不全面的。可是,我们的科教书还在这样说,实在是匪夷所思。
    其实,光是一个个半波,光的半波特性可以佐证。一个光波其实只有半个波,这就使得任何2个以上的光波都不可能有光滑的连接,显示它量子性。
    一个光波对电子产生的动电能力超过了物体对电子的束缚力,就形成光电效应。如果没有超过物体对电子的束缚力,则产生光电压。这就是我对光电效应的解读。
    取可见光的频率在E14~E15的数量级,其半波时间也就是E-15左右,很接近实验数据。


    IP属地:江苏1016楼2010-04-05 18:28
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      好专业啊,这么牛逼,我都总结不出来!
      十五字十五字十五字十五字十五字十五字


      IP属地:北京1017楼2010-04-05 19:15
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        对同一个实验,例如光电效应,确实可以用不同的理论解释,由于实验事实在前,提出的理论解释在后,总能把事情说个明白,这种理论绝对不止一个,例如10个,具体到光电效应这个实验,我公平的说:光电效应同时验证了这10个理论。
        为了判别这10个理论哪个更好,我可以做第二个实验,例如康普顿效应,能同时说明这两个实验的不可能多于10个,这个实验用的是高能光子,频率远大于10的15次方。这个实验已经把爱因斯坦理论淘汰了。至于能否淘汰1016楼提出的理论,我不知道。
        再做第三个实验,例如逆康普顿效应,这个实验用的是低能光子,用红外光甚至是远红外光,。。。这样一直做下去,能同时说明所有这些实验的理论必然逐渐减少,总能把真金留下,把铜铁等排除。
        爱因斯坦的光量子说并不完善,因此爱因斯坦关于光子的学说事实上被康普顿理论取代了,为此康普顿获得了诺贝尔奖(好象是1927年,具体年份可能有出入)。


        1018楼2010-04-05 19:27
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          哦。康普顿效应就是用光子假设来解读的。我不想评论爱因斯坦的理论如何,我只想排除我接受“光子”的障碍。至于逆康普顿效应我不知道结果怎么样?如果符合光电效应、康普顿效应的原理,我想结果不会相差很多。相对论有没有存在不自洽的地方,我也不关心,我只想知道有多少实验(包括实践)验证了“光子”的存在?
          在我这里,“光子”的不合理性有两个:1,光子可以和电子相撞,为什么没有两个光子相撞?2,光学显微镜的分辨率为什么远不如电子显微镜?应该相反才是。


          IP属地:江苏1019楼2010-04-05 20:07
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            按波动理论,【光学】仪器的分辨本领与波长成反比,波长越短分辨本领越好。微观粒子有波粒二象性,电子的德布罗意波波长比可见光的短的很多,因此电子显微镜的分辨本领比可见光的光学仪器好。但是电子显微镜的分辨本领比不上中子显微镜,因为一般的中子德布罗意波长比电子的短。
            X光机的分辨本领就比可见光的分辨本领好,因为X射线的波长比可见光的短。硬X射线的分辨本领更好。
            用γ射线替代X射线分辨本领一定能提高,这类实验已经完成。高能γ光子的波长可以比中子的德布罗意波长短,因此高能γ显微镜的分辨本领可以比中子显微镜的还好。
            实际操作时我们要考虑安全性问题,高能γ源的放射性很强,且不容易防护防护,因此愿意搞这方面研究的人不会多,比较而言中子好防护一些,电子最好办,这就是现在一般愿意搞电子显微镜,不常搞中子显微镜(已经搞成了)十分不愿意搞高能γ显微镜的原因。


            1020楼2010-04-06 07:58
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              顺便多说几句,从对人体的伤害程度说,高能α粒子最严重,但是α粒子容易防护,大约1cm厚的铅板基本就能把α粒子挡住,因此人们反而不在乎;
              中子也好办,使用一些含氢比较多的东西就能把中子挡住例如石墨,重水,甚至普通的水都何以,因此,人们也不在乎。中子显微镜,反应堆都有人愿意搞;
              γ射线对人的伤害比α,质子,中子都轻,但不好防护,愿意搞的人实在不多。(说白话就是要有真的不怕死精神)


              1021楼2010-04-06 08:11
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                南老师讲的很好,我读了很多楼,很长知识,谢谢了


                IP属地:德国1022楼2010-04-06 08:31
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                  怎么沉了?先顶一下。


                  IP属地:江苏1023楼2010-04-07 23:39
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                    说的很好。这里没有粒子的事情了。前面的问题能解释吗?


                    IP属地:江苏1024楼2010-04-07 23:43
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                      噢!这么高的楼吧容易,怎么不建了呢?


                      IP属地:江苏1025楼2010-04-09 22:03
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                        回复:1025楼
                        噢!这么高的楼吧容易,怎么不建了呢?


                        IP属地:江苏1026楼2010-04-09 22:05
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                          所谓粒子性是指什么?我理解是指整体性,不可分性。
                          绝对不是什么一个,更不意味着做轨道运动。
                          坦白说,我实在不知道楼上说的粒子性到底是指什么。


                          1027楼2010-04-10 07:40
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                            • 218.247.5.*
                            一个光子对应几个电磁波周期?


                            1028楼2010-04-10 14:04
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                              楼上问题问的不沾边,不知从何说起。


                              1029楼2010-04-10 16:15
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