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  • 1 # 火星一號

    光量子就是光子。光子是一種基本粒子(簡單的說就是不可再分),構成了電磁輻射的基本單位,這些電磁輻射包括無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。光子沒有靜止質量,沒有電荷,只能以光速傳播。光子攜帶著電磁力,能夠傳遞電磁相互作用(四大基本相互作用之一)。根據量子電動力學,帶電粒子之間的相互作用可以用光子來描述。

    在19世紀,物理學家透過實驗發現,光是似乎由波組成。然而,到了20世紀初,其他實驗表明光是由粒子組成。雖然看起來很矛盾,但光以及其他形式的電磁輻射其實都能表現出這兩種行為。光子是組成電磁輻射的粒子,但它們也有波動性質,如波長和頻率,這就是所謂的波粒二象性。

    光子的發現與量子理論的發展密切相關。在20世紀初,普朗克提出了量子假說用於解釋黑體輻射。普朗克認為物體輻射出的能量不是連續的,而是一份一份的,他把這種不可分割的單元稱之為量子。量子的能量大小與頻率成正比E=hν,這個比例係數h就被稱為普朗克常數。基於普朗克的量子假說,愛因斯坦提出了光量子假說,他認為組成光的光量子也是一份一份的,由此成功地解釋了光電效應。從此,量子理論蓬勃發展。

    根據光子能量的計算公式可知,光子的頻率越高,其能量越高,並且波長越短,例如,伽馬射線的能量遠高於無線電波,而波長則恰好相反,所以伽馬射線具有很強的穿透能力。總之,電磁輻射都是由光量子組成,它們之間的區別就是波長的不同,或者說頻率的不同。波長在380至780奈米之間的電磁輻射能夠被人眼感知到,這就是可見光。

  • 2 # 度量即是相對

    光量子指的是光(亦是光波,光具有波粒二向性)可被科學技術和儀器量化來處理的最小態,其主要物理性質是不可分割,主要物理表現是疊加態。光量子指的是在微觀物理世界裡,一束光(一段光波)的最小基本態表現和理解:光量子是光線中攜帶能量的粒子,一個光量子能量的多少正比於光波的頻率大小, 頻率越高, 能量越高,當一個光量子被原子吸收時,就有一個電子獲得足夠的能量從而從內軌道躍遷到外軌道,具有電子躍遷的原子就從基態變成了激發態。而這個過程所吸收或釋放的光量子只能是整倍數(12468……),不能是1.5,1.3,0.5,這就是光電效應!

    光子(光量子簡稱也就是光子)有速度、能量、動量、質量(相對論的動態質量),有凝聚。光子不可能絕對靜止(因為光不能有靜止質量)。光子可以變成其它物質(如一對正負電子),但能量守恆、動量守恆。

    量子(quantum)是現代物理的重要概念。最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出的。他假設黑體輻射中的輻射能量是不連續的,只能取能量基本單位的整數倍,從而很好地解釋了黑體輻射的實驗現象。

    以本人的逆向思維,從光量子裡看見了兩個事實:一,我們的世界不是可以無限分割對等切開的,也就是說我們的宇宙是有一定限制的!

    二,光不能靜止,為了滿足我們宇宙目前的最快速度光速c,所以光不能有靜止質量(如果有,光子就具有無限大的質量,每天隨便一個光子都可以瞬間毀滅全宇宙!),反過來恰好證明了我們的宇宙是沒有絕對的靜止(也就是我們的宇宙裡粒子運動不可能絕對靜止,運動和作用不會停歇)!也就是說質能是守恆的!沒有任何事物可以憑空產生或消失,只能一種運動狀態改變成另外一種運動狀態。

    那麼,現在的宇宙本身一切的一切都是從哪裡來的?既然不能憑空產生和消失,那我們現有的宇宙本身是從哪裡產生出來的?如果是別的宇宙或神,那麼他們又是從哪裡來的?這似乎陷入了無盡的矛盾和死迴圈中,既然一切的一切不能憑空產生和消失,那麼這一切的一切又是如何產生的?答案我只有一個,而當你真正理解了這個答案以後,不會覺得人生患得患失,而會明白,有得就有失,這就是自然,這就是我們真實存在的宇宙,因為宇宙他無處不在,因為我沒法去質疑自己的存在,所以我亦不能去質疑宇宙他的存在,我們共存,我的存在就是為了證明宇宙本身的存在,宇宙本身的存在就是為了證明我的存在,我就是宇宙本身的一部分,宇宙就是我……

  • 3 # 彭曉韜

    不存在光量子!光是變化的電場與磁場!不可能存在頻率單一且攜帶與頻率成正比的動量/能的光子!因為光子頻率可以為大於0的任意數,若光子為單一頻率,則連續頻譜的光脈衝必須有無窮多個不同頻率的光子才可以組成!但這是不可能的!詳細的介紹請看下文:

  • 4 # 語境思維

    光子的定義,是物理學的核心課題。簡單說,光子是宇宙永珍的基本元素。

    這裡,引用祖先箴言作為題記,讀者看完本文以後,回過來再仔細琢磨,領略其中奧秘:

    色空亦空,四大皆空;聚則成器,散則成氣。

    真空場是宇宙永珍的第一推動力

    我們知道:物體有大量分子,分子有若干原子,原子有若干電子與原子核,原子核有若干核子即質子與中子,核子有若干夸克。

    我們知道:物體之間有空隙,分子之間有空隙,原子之間有空隙,電子之間有空隙,核子之間有空隙,夸克之間空隙。

    換句話說:物體或粒子有很大的外空間。不可能裸接觸。分子有外空間,原子有外空間,電子有外空間,核子有外空間,夸克有外空間。

    大致尺寸:原子半徑100費米,電子半徑2.82費米,原子核半徑1.5費米,核子半徑0.0015費米。

    由此可推:原子內空間,比電子大(100/2.8)³ ≈5萬倍,比原子核大(100/1.5)³≈30萬倍,原子核內空間比核子大(1.5/0.0015)³=10億倍。

    毫無疑問:物體與粒子都是漂浮在廣闊的真空中,天體與塵埃也是漂浮在廣袤的真空中。

    問題1:天體之間、物體之間、粒子之間,為何不是緊挨著而是被巨大真空分隔開來?

    問題2:既然天體/物體/粒子的內空間顯然是真空,那麼各自內空間性質是完全一樣的嗎?

    問題3:既然兩物體被真空隔斷,那麼物體的作用力、能量、動量是怎麼傳播給對方物體的?

    問題4:為什麼地球與太陽或電子與原子核之間保持相對穩定的距離,既不遠去也不緊靠?

    問題5:磁鐵有磁場,電荷有電場,地球有地磁場,太陽有電磁場。那麼,場究竟是什麼?

    問題6:有人說空間不是絕對真空,至少有電子,那麼電子之間是什麼?不還是真空麼?

    顯然,問題都指向沒有任何粒子的真空場。物體間的力/能量/動量,皆由真空場來傳播。否則,就會出現隔空打牛的超距論。

    可推:真空場,既是萬物構造的基底物質,也是永珍運動的第一推動力。

    為什麼費米子會漂浮在真空場?

    費米子,主要指原子內部的電子(e)、質子(p)與中子(n),有時也叫亞原子。

    我們知道,月球在自旋,地球在自旋,太陽在自旋,太陽系在自旋,所有天體在自旋。

    我們知道,月球繞地心轉,地球繞日心轉,太陽繞銀心轉,所有天體既自旋又繞旋。

    但要注意,只要地球自旋,就會有轉動慣量的不均衡,就有軸傾斜,進而有勻速圓周運動,也叫測地線迴圈。

    但地球受太陽引力,就會有近日點進動與遠日點進動,進而做勻變速橢圓運動。橢圓運動,可看成若干不同半徑的勻速圓周運動的銜接。

    由此可見,運動的本質是旋轉,是自旋與進動的疊加,有自旋即必有進動,簡稱旋進法則。

    地球密度5.5[t/m³],自旋最大速度466米/秒,繞日的平均進動速度30千米/秒。

    脈衝星密度10⁹[t/m³],自旋高達0.33倍光速即10萬千米/秒。超大脈衝星(例如黑洞)的自旋速度,很可能接近光速即30萬千米/秒。

    顯然,天體的密度越大,自旋速度越大。而我們知道,費米子有超大密度。例如:

    電子密度=m÷(4.2×2.8e-15)³=10¹⁰[t/m³],是已知脈衝星的10倍。

    質子密度=m÷(4.2×1.5e-18)³=10²³[t/m³],是電子密度的10萬億倍。

    按粒子物理常識,我們可以規定:費米子皆以光速自旋,進而可求自旋向心力與慣性勢能。

    電子自旋向心力:F=mc²/r=2.9×10³[N]。電子自旋的慣性勢能:Ep=F·r=mc²=0.511MeV。

    質子自旋的向心力:F=mc²/r=1×10⁸[N],質子自旋的慣性勢能:Ep=mc²=938MeV。

    自旋的向心力,其實就是粒子自旋引發的真空場引力。自旋的慣性勢能梯度(▽×Ep),其實就是粒子的慣性離心力,也叫電子斥力。

    根據前沿超對稱理論,光速自旋真空場引力=光速自旋慣性離心力,此稱引斥力制衡法則。

    引斥力制衡可以解釋粒子的漂浮現象。對於獨立自由電子,做測地線迴圈漂浮。

    核外電子,受原子核吸引,做橢圓迴圈而漂浮在原子內空間,同樣遵循開普勒第二定律。

    電子光速自旋對應的慣性離心力,使電子的近核點進動,不會輕易墜落到原子核的表層。

    電子光速自旋對應的真空場引力,使電子的遠核點進動,不會輕易擺脫掉原子核的束縛。

    為什麼光子質量可恆定為電子質量?

    現行物理學總是認為,光子是從光源發射出來的,甚至說光源可以只發射一個光子。

    哥派量子論主張:光子是零維全同粒子,沒有體積,密度無窮大,可同時在各處,可時光倒流,可延遲選擇,可自干涉。

    愛氏相對論主張:真空場(以太)不存在,光子無需傳播子介質;說光子靜質量m₀=hf₀/c²,可頻率f₀=?連鬼都不知道。

    解讀光電效應:愛氏方程△Ek=h△f,經過科技驗證表明:光子是存在的,電子的動能與光子輻射能,可以有超對稱關係。

    解讀庫侖定律:電子與質子間有電磁力或庫侖力,本質上是二者真空引力場的疊加,所以:

    真空場引力(F=ke²/R²)提供電子繞核向心力。真空場勢能(U=ke²/R)=電子動能(Ek=½mv²)。

    解讀湮滅方程:正負電子湮滅方程±e↹±γ表明,兩個電子皆以光速(0.998c≈c)相互碰撞,急劇膨脹,突變性的變成了兩個光子。

    碰前動能=2×½mc²=1.02MeV,總質量=2m。碰後光能=2×hf=1.02MeV,總質量=2m?

    電子動能應該轉化為光子輻射能,電子質量也該轉化為光子質量,即:電子質量=光子質量。

    電子與光子可看成漩渦體。電子半徑小密度大,光子半徑至少比電子半徑大1.38萬倍。

    從湮滅方程可知,此時的光子波長:λ=2h/mc =4.8[pm],光子半徑:r=λ/2π=0.39[pm]。

    可見,光子質量恆定,其體積或密度與頻率成反比。頻率低至極限,光子就是絕對真空。

    進而得出的兩個重要結論是:

    ①光子既是真空場的基本單元,也是費米子與玻色子的計算單元。例如:1個電子含1個光子。1個質子含1838個光子。1個上夸克含2.4÷0.511=4.7個光子。1個Z⁰玻色子含9120÷0.511=14847個光子。

    ②真空場勢能=電子繞軌動能=光子輻射能。即:U(ke²/R)=Ek(½mv²)=Eγ(hc/λ)...(1),此式可以作為光電效應的普適方程,是“電勢能·電子動能·輻射能”的超對稱關係。

    進一步規定:場量子=光量子=引力子,這個命題是真空場原理的必然邏輯。理由如下。

    根據麥克斯韋方程:c²=1/ε₀μ₀...(2),說明真空中的光速c只取決於真空介電常數與真空磁導率,而與光源震盪參量無關。

    換句話說,光子不是光源發射出來的,而是真空場固有的。

    根據電動力學方程:λ=c/f...(3),說明:光子的波長,只取決於光頻f,與真空場無關。

    根據光電效應方程(1)有:f=½mv²/h...(4),說明:光子的頻率,取決於波源粒子的質量與震盪速度。波源粒子也叫移動波源。

    讀者會想到德布魯伊物質波:λd=h/mv,與康普頓效應:λc=h/mc,這兩公式與光電效應不一致,需修正且合併為:λ=2h/mv...(5)。

    公式(4)說明,只要粒子運動,就會推壓或掀起真空場光子海的漣漪推湧,產生電磁波,這是才是物質波的真義,而不是朦朧的機率波。

    若電子速度v=0.1c=0.3×10⁸[m/s],該電子推壓場量子獲頻率:f=½mv²/h =6.8×10¹⁶[Hz]。

    為什麼說引力子與光量子都是場量子,或者乾脆說:引力子是一類光量子,引力波是一類電磁波?下面繼續分析。

    引力波的本質是粒子自旋推壓真空場

    引力,通常指萬有引力,是粒子引力的綜合效應。根據萬有引力定律:F=GMm/R²...(6),引力是所有核子引力遮蔽性疊加效應,在半徑為R的真空場空間的分佈。

    因此,方程(5)可改寫成:F=G"nF*/R²...(7),其中,n是M與m的總核子數,F*是核子引力。

    核子引力是一個常量:F*=m*c²/r*...(8),其中,G"是核子引力遮蔽係數,m*與r*是核子質量與半徑(0.0015fm)。

    引力波,通常指萬有引力波,這是狹義的引力波。引力波的物理意義是:

    核子以光速自旋的角動量,激發真空場中的光量子,以場半徑R做向四面八方的依次推湧。

    既然是真空場光量子的推湧,那麼引力波就是一類特殊電磁波,區別是:

    引力波來自核子的自旋,是物體質量變化的電磁波。201610LIGO公佈的引力波,並前的紅移頻率是50Hz,並後的紅移頻率是500Hz。

    常規的電磁波來自各種物體的繞旋或進動,既有固有的原子光譜,也有外加動量的激發。

    概念清楚了。接下來,讀者當然要追問,引力波的引數應該怎樣測量與計算。

    物體有慣性質量與引力質量,引力質量是物體外空間的真空引力場光子總質量。

    根據萬有引力定律的平方反比效應與最小作用量原理,引力波頻率會逐漸衰減或熵增紅移。

    因此引力子的波長/頻率/半徑等引數,都是隨著引力場半徑變化而變化的。

    引力質量=引力場體積×平均光子密度。可考慮兩個基準:主控引力場與背景微波引力場。

    例如:求太陽引力波達到地球的引力子引數。

    步驟1:求平均引力子密度:ρ=M/4.2R³= 2×10³⁰÷(4.2AU³)=2.1×10⁻⁴[kg/m³]。

    步驟2:求引力子半徑:R=³√(m/4.2ρ) =³√(9.11×10⁻³¹÷(4.2ρ))=1×10⁻⁹[m]

    步驟3:求引力子波長與頻率:λ=2πR= 6.28×10⁻⁹[m]。f=c/λ=4.78×10¹⁶[Hz],相當於紫外線的頻率。

    同理,我們也可以計算廣義引力波,諸如電子引力波、核子引力波、電磁引力波、分子引力波的引力子參量。在此不再贅述。

    好了,本答stop here。請關注物理新視野,共同切磋物理邏輯與中英雙語的疑難問題。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 都天子犯法與庶民同罪了,為啥還「刑不上士大夫」?