光传播理论的探索及相关发现

光传播理论的探索及相关发现一、理论缺陷光是电磁波，遵循电磁波传播规律。现代物理理论对电磁波传播是这样解释的，在空间某处发生了变化的电场，就会在空间引起变化的磁场，这个变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场，这样变化的电场和磁场并不局限于空间某个区域，而由近及远向周围空间传播开去，电磁场这样由近及远地传播，就形成电磁波。电场强度和磁感应强度相互垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。如图1问题一，如图1所示，电场和磁场的变化波形是同步的，变化的电场在引起变化的磁场时，产生的磁场也正在变化过程中，必定会产生同步的方向相反的电场，且幅度相同，从而阻止变化电场的变化，那么空间不会发生变化的电场。所以电场和磁场的变化波形是不可能同步的，被产生的磁场一定会延迟于电场。这是因为电场和磁场相互垂直不是在同一空间，引起过程最起码有传递过程，传递肯定需要时间。也就是说变化电场元引起变化磁场元过程中一定要用时。问题二，电磁波的传播方向即不是电场方向也不是磁场方向，那么在电磁波的传播方向上相近的两个点，这两点上的电场之间或磁场之间没有任何关联，因为它们的方向都是平行的。我们都知道任何机械波相邻的波峰与波谷都存在关联并相互作用。而电磁波的波峰与波谷没有任何关联不存在相互作用，这违背了波的传播的基本规律。按照现代物理的说法变化的电场和磁场不局限于空间某个区域，而变化的电场和磁场为什么不局限于空间某个区域？相互垂直的变化电场和磁场完全可以在空间发生电磁震荡，如果要辐射能量，那么也应该是电场方向或者是磁场方向。如果电磁波的传播方向即不是电场方向也不是磁场方向，那么到底是什么力量推动电磁波传播？问题三，如图1所示，电场和磁场不能交替传播。如图2所示，电场和磁场能交替传播，但电磁波的传播速度与电场和磁场的传播速度不匹配，电磁波的传播是直线方向，电场和磁场是沿圆形传播，也就是说电磁波的传播速度与电场或磁场的传播速度毫无关联。电磁波的传播速度等于电场或磁场的传播速度纯属巧合？现代物理对电磁波传播的解释不能形成有效传播模型，不能对光的波动性和粒子性做出统一解释，这些问题是一个成熟理论不应该具有的。所以说现代物理理论对光传播的解释是有缺陷的。问题所在光源的物质粒子振动引发空间电场变化，变化电场以电场方向向外传播，产生变化磁场。在产生变化磁场过程中，电场元方向与磁场元方向只需要相互垂直，生成异方向的磁场元产生排斥，所以异方向磁场元都会调整为同方向的磁场元。同方向磁场元向前延伸最后首尾相连，形成涡旋磁场。同一方向变化的电场不断产生的磁场元，磁场元不断叠加于涡旋磁场，使涡旋磁场的强度不断增大，能量不断积累。当电场能量释放完毕，涡旋磁场开始释放能量时，使其中心产生非常强的变化电场。磁场最大的叠加积累能量的时间为振动周期一半，叠加积累能量肯定是磁场传递，所以涡旋磁场的最大周长为波长的一半。也就是说电场决定了光的波长，磁场决定了这一电场在空间影响范围。涡旋磁场在积累能量时，因为引起过程和叠加过程所需时间，使磁场峰值（磁感应强度瞬间最大值）总是落后于电场峰值（电场强度瞬间最大值）。如图3，上面横线表示电场强度和方向，下面竖线和圆表示横截面上的磁场强度和方向，中间细黑线表示传播方向（磁场和电场重叠于细黑线）。红色表示能量释放过程，蓝色表示能量积累过程。每小段表示波长的1/12。蓝色三个横线表示电场强度为峰值，蓝色三个同心圆表示磁场强度为峰值。这些强度峰值会以光速连续不中断地向传播方向移动。在电场峰值的前面总有变化磁场产生的与之方向相同的电场，促使电场峰值向前移动。在电场峰值的后面能产生大量的小范围磁场，生成反向电场推动电场峰值向前移动。磁场峰值总是后置于电场峰值，当涡旋磁场释放能量时，促进和生成了下一轮电场。可以看出，光的传播以电场方向为传播方向，磁场将电场的传播分割成许多细小的圆柱体通道，由涡旋磁场形成的圆柱体通道可称作光子束，光子束内的每一个振荡也就是一个波长长度的圆柱体可称作光子，圆柱体周长等于波长的一半，也就是说光的频率越高，光子束直径越小。当单位面积通过光子束数量越多时光线越强，反之则光线越弱。爱因斯坦在有生之年一直在探索什么是光子？现在有了结论，光子就是空间的电磁振荡，这个电磁振荡在空间移动，电磁振荡移动的动力来自于电场传递的动力，也是电场、磁场、反抗电场、反抗磁场相互作用的结果。由于空间具有相同的导磁性和导电性，电场来自于磁场，磁场来自于电场。电场空间分布强度情况与电场变化所需的时间具有一一对应的关系。也就是说空间电磁振荡电场的距离越近，强度越大，变化时间越短，也就是频率越高。或者说强度越大，变化时间越短，距离越近。再或者说变化时间越短，距离越近，强度越大。光既是横波也是纵波，磁场表现为横波，电场表现为纵波。光与机械波是有很大区别，比如说机械波的频率和振幅无关，而光的频率和振幅有关。照抄机械波理论去解释光电现象肯定是行不通的，也是现代物理理论的问题所在。光的频率和振幅有何关联？设变化电场元引起变化磁场元所需时间为t，在相同的环境下t值是一定的。光频率越高，周期T越短，t在周期中的比重越大，磁场越会延迟于电场，电场的变化受到阻碍也就越小，电场的变化速度越快，生成磁场峰值越高，从而使电场峰值也越高，也就是说光频率越高，光子振幅越大，光子的能量也就越大。当周期T远远大于t时，磁场延迟于电场越不明显，所以低频测得电场和磁场是同步的。而低频靠的是电源的推动，光靠的是电场或磁场在空间积累的能量。当周期1/2T等于t时，磁场百分之百延迟于电场，电场在没有反抗时最大的变化速度，电场会形成最剧烈变化，也就会形成所占空间最小具有强度最强的电场峰值，它所反映的将是空间的性质。也可以从另一方面来说明光的频率与振幅的关系。电场的电势差相同，距离相同，通道的直径相同，在真空条件下环境相同，电通量的变化率一定是相同的，电场从波峰到波谷所用的时间肯定是相同的，也就是说波的频率是相同的。波的频率相同又使电场距离相同和通道的直径相同。电场的电势差由电场峰值决定的，也就是说光的频率由电场峰值决定的。正如前面光子的性质所说，光的频率与电场峰值是一一对应关系，也是正比关系。当物体辐射出面积大电场峰值大的电磁振荡时。磁场会将它分隔成若干个光子束，随着光子束射向远方，光子束之间的距离增大，光子束的空间密度减小。从而使光的强度减弱，但是光子束内部的电场峰值是不变的。三、光的衍射现象新发现根据光子束理论，用实验来说明，光的衍射现象的实质。用激光笔发射激光束，用刀片的刀尖阻碍激光束，使激光束一半照在刀尖上，一半照在墙上。如图1所示，墙上会出现在刀片左右两侧有非常清晰的两条光线，光线垂直于刀片，最大的偏离角度在30度以上。上述的现象按现代物理理论解释是光的衍射，但是有两个问题。一是，阴影区的光线为什么垂直于刀片？是衍射为什么没有明暗条纹？根据惠更斯菲涅尔原理，波阵面上每个面元，可以看成一个新的是振源。它发出次波，波场中任意处p点的扰动是所有次波到达该点的次波扰动的相干叠加（百度百科）。按照这种说法，阴影区的光线应该弥漫于阴影区，而且会出现明暗条纹。现代物理理论对光线垂直于刀片这一现象也不能做出很好的解释。二是，现代物理理论不能解释明亮区的光线，找不到正常的反射角。所以现代物理理论在光的衍射方面是不成熟的。大家都知道，光在通过空气与玻璃交界处会发生折射。光的传播是不需要介质的，光在介质内传播，介质的分子并不参与光的传播，只是在不同的介质分子存在的情况下形成不同的介质空间。交界处不仅仅是简单的交界面，如果把空间精细化放大，它肯定是有一定厚度的，在不同的介质分子共同存在的情况下，介质空间不可能是非此即彼，肯定需要一个过度空间。也就是说光速不可能突然从c到3/4c，而是具有一个过程。而这个过程依靠交界处具有一定厚度的不均匀介质空间来实现。空气与玻璃在交界处形成不均匀介质空间，光子束以一定的角度通过不均匀介质空间时，光子束内不同位置的电场在相同的时间内传播的距离不相等，光子束发生弯曲，这就是将空间细化后对折射现象的描述。金属也是介质的一种，比如说它能通导频率更高的X射线。那么空气与金属之间也有交界处，也会形成不均匀介质空间。观察不到金属的折射现象，并不代表它不发生折射现象，而是发生了折射但无法观察。但是在特殊情况下是可以观察的，当光通过刀口时就可以观察，因为不均匀介质空间是具有一定厚度的，这一厚度会凸出于金属表面分子之上。如图2所示，图2就是图1现象的原理图。在光线与光密物质形成夹角的折射现象中，光线总是由光疏偏转向光密，所以光线总是向金属方向发生偏转，从而使光线总是垂直与金属。靠近金属的光线先发生折射，然后与金属发生反射形成反射光线，与金属较远的光线直接产生折射，所以形成折射和反射两条光线。这样完美的解释了图1现象。图3是激光束照射在刀背上形成的图像，与图1比较，没有图1清晰，折射角与反射角缩小。这是因为尖锐的物体边缘形成不均匀介质空间会突出，形成不均匀程度也会更大，不同位置的光子束形成不同角度不同程度的折射，形成光线较长。相反不尖锐的物体形成光线较短。事实证明当光线通过物体边缘时，光线形成的图像与物体的形状有关。如果是衍射，只要光线受到阻挡形成的图像应该是相同的，与物体形状无关。进一步说明了图1现象是光线的折射而不是衍射。图4，刀片倾斜成一定的角度，并与激光束形成夹角。可以观察到，折射光线与反射光线形成具有一定弧度的弧线。弧形光线的形成是因为有两种方向光线从光疏到光密，一种是金属方向光线从光疏到光密，另一种是倾斜的金属方向光线从光疏到光密。同一光子束会受到两个方向的偏转，从而形成弧形光线。光的衍射是无法解释这种弧形光线，所以这个现象也证明了光线是折射而不是衍射。图5，将刀背倾斜45°，正对激光束，让激光束正照在刀背上。可以观察到弧形的反射光线。刀背上倾斜的小平面应该产生较强的向上的反射光线，但是没有观察到，这是现代物理理论无法解释的。形成这种现象的原因是由于突出的不均匀介质空间在光线没有接触金属前发生了折射，偏离了之前的路径，使正常的反射现象减弱。同时也出现了图4现象。图6，让激光束穿入盒子，照射到盒子中央的细针上。可以观察到激光束沿着细针的周围360度都有光线。这是由于细针表面光滑而且横截面是圆形的，光线产生多角度的折射又产生多角度的反射，正好覆盖细针的周围。如果把盒子拿掉，让激光束照到较远的墙上，可以观察到细针的两边产生明暗条纹。这是由于细针的两边都会产生反射和折射光线。这样左边的反射光线和右边的折射光线产生叠加，因为相位相同，但路径不同，光产生干涉，所以产生明暗条纹。图7，把两个刀片的刀口相对形成细缝，让激光束照射缝隙，在较远的墙上形成明暗条纹。与细针相同，左右两个刀口都会形成折射光线和反射光线。左边的折射光线与右边的反射光线产生干涉，右边的折射光线于左边的反射光线产生干涉。干涉条纹非常清晰而且是等距的。单针直径和单缝宽度为2a，单针和单缝到屏幕的距离为D，数据符合公式Δx=Dλ/2a。所以说海森伯测不准关系是可以测准的，是符合物理规律的。用双针夹细缝，让缝隙宽度小于针的直径，让激光束照射双针的全部，可以观察到条纹相互叠加，条纹中还有条纹。当缝隙宽度等于针的直径时，可以观察到非常清晰的等距条纹。根据以上规律双针和双缝的效应是同等的，这也是双缝干涉的原理。图8，将两个刀片一前一后垂直摆放，让两个刀片从两边阻挡激光束，激光束照在墙上形成的图像。可以观察到一边是不等距条纹，一边是没有条纹。不等距条纹是由于光线路径不同随着角度的增加相位差变化加快，符合几何特性。没有条纹的是由于前面的刀片的反射光线被后面的刀片遮挡。图9，拆掉激光笔的聚光镜，把细针放入光线中，照到墙上。可以观察到中间是等距条纹，两边是不等距的条纹。中间等距条纹是由于细针两边的折射光线形成的。两边不等距条纹是由于细针反射光线与激光笔直射光线干涉形成。把小孔放入光线中，照在墙上，小孔内形成不等距圆形条纹，圆心根据距离的不同可为亮点可为暗点。这是由于小孔内边缘反射光线与激光笔直射光线干涉形成。把一角钱硬币垂直放入光线中，照在墙上，可以观察到非常弱的泊松亮斑。这是由于光线垂直于圆的切线发生折射，使所有的折射光线都要通过圆心，而泊松亮斑就是所有折射光线叠加的结果。如果把圆的边缘制成非常锋利的刀口，我相信会观察到更为明亮的泊松亮斑。激光束是具有较强的光照，使现象更容易观察，在实验中它与普通光并无本质区别。激光束能观察到的现象，普通光也能观察到只是光线比较弱。四、旋光现象的新发现当偏振光通过某些透明的晶体时，偏振光的偏振面将旋转一定角度，这种现象称为旋光现象。根据光子束理论，晶体厚度为d射入光的波长λ，d/λ等于正在通过晶体的光子数，每个光子在通过晶体时将发生一定角度的偏转。偏转角度的大小将与光子峰值有关，峰值越大，偏转的角度越大。也就是说光子峰值于光子的偏转角度成正比。光子的峰值与频率成正比，频率与波长成反比。也就是说晶体在发生旋光现象时，偏振光偏转角度与光波长的平方成反比，即旋转角度Φ=ad/λ2，a为光旋恒量。1mm厚的石英片通过波长为708纳米的红光旋转角度为15°，589纳米黄色钠光旋转角度为21.7°，385纳米紫光旋转角度为51°，代入数据可以得到a是恒量，可以基本确定公式的正确性，有望带入更多数据进行检验。五、电子运动时其周围的电磁场变化电子在匀电场E作用下运动，由于电子带电，必定会引起空间电场变化，变化电场必定会在电子周围的产生变化磁场。磁场会产生反向电场E反。通过计算反向电场E反远远大于电场E。在反向电场的作用下，电子必然会减速。而电子减速过程，又会引起新的电场变化，会产生正向电场E正，电子受到E和E正共同加速，使电子得到更大的加速度。就这样电子会加速再减速再加速，振动前行。振动的能量来自于电场E，电子加速越快，减速也就越快，也就是说E强度越大电子振动的频率越高。由此可见粒子的运动是完全可以用波长和频率来描述，但这绝不是粒子的属性，而是正常的电磁现象。同样光的波粒二象性，也是正常的电磁现象。根据光子束理论，光的频率越高，能量越大，光子束的直径越小。康普顿效应所用的伦琴射线的波长为0.7诶。它的直径只有0.11诶。伦琴射线在级小的范围内具有巨大的能量，从而产生质量，使伦琴射线具有粒子性，产生康普顿效应。当电子穿过狭缝时，障碍物边缘的不均匀介质空间也会使电子的运动轨迹发生偏转，从而使电子移动的路程不同，一些电子会以加速度的方式冲向屏幕，另一些电子会以减速度的方式到达屏幕，减速度的方式到达屏幕难以形成亮点，从而使屏幕出现明暗条纹。当电子一个一个地释放时，电子不可能走同一路径，随着时间的积累也会出现明暗条纹。光子很难做到一个一个的释放，光子束遇到障碍物也能分解成多个光子，从而光子相互作用形成明暗条纹，这些都是正常的物理现象，并非概率波。六、光现象的解释用光的波动性也可以对光电现象进行解释，当光子束接触到金属电子时，向前推进的负电场峰值会推动电子离开平衡位置，当负电场峰值越过电子时，这时电子会受到自身的弹力，负电场的斥力正电场的引力，使电子获得动能迅速飞离金属，而电子获得动能的大小与电场的峰值成正比，电场的峰值与光的频率成正比。根据光子束理论，磁场形成涡旋磁场。当光子束通过偏振片时，某一方向的磁场受到阻挡，使涡旋磁场不平衡变成椭圆形。根据阻挡程度的不同，椭圆程度也会不