光的波粒统一论.DOCVIP

光的波粒统一论 钟振余 （宁波大学海运学院，浙江 宁波513211） 摘要：提出电磁波的内部结构模型。通过实例解释了电磁波的波动性和粒子性的不同应用范围。论述了电磁波粒子群的螺旋形排列与单个粒子直线运动的不同特性。建议以粒子波的动量变化函数替代现有电磁波的振幅函数，使麦克斯韦光是粒子还是波科学世纪20年代“光的波粒二象性”。英国物理学家麦克斯韦建立一组偏微分方程描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦·nf （1） 1.3、电磁波的动量函数 尽管原有的电磁波运动方式非常抽象，而电磁波通信技术却非常发达。因此，电磁波螺旋形结构模型与原有的电磁波理论一定存在着必然的内涵关联。 从图1.可知，螺旋形粒子波在y-t和x-t平面的空间投影，与麦克斯韦麦克斯韦ωt+φ） （2） 式中，t为时间变量，ω为角速度，φ为初始相位角，A为电波最大振幅。 设电磁振荡的一次放电过程对应于电磁波发送的一个周期，即图1.中x-y平面投影的圆周曲线。时间t在π位置时，电磁波的最大冲子数对应于L-C振荡器中A值。于是，在一个周期内，电磁波结构中冲子密度N随时间变化的函数为： N=Bsin（ωt/2+φ） （3） 式中，B为一个周期中出现的最大冲子密度。 角速度ω与电磁波频率f的关系为：ω=2πf，将（3）式转换成冲子随时间变化的动量函数。则动量E随时间t变化的数值为： E =B·v·sin（πft+φ） （4） 式中，v为电磁波速度（真空中为光速）。 由（4）式可知，相比于电磁波振幅变化函数，电磁波的动量函数概念更加明确。而且，等式中电磁波粒子产生的动量只有正值，没有负数。 2、电磁波的波动特性 电磁波作为现代无线通信的载体，电磁波的波动特性是技术处理上最核心内容。谐振、加载、调频、调幅等概念都与波动性相关。 2.1、电磁波的强度和衰减 电磁波的初始强度由发射机的功率决定。传递过程中的衰减主要由两类因素引起。一是“信号副本”减少；二是电磁波结构中部分“冲子”丢失。前者最为典型的代表是广播、电视等信号。电磁波发射信号随着球形半径的扩大，“信号副本”密度减少，接收终端信号强度减弱。后者为电磁波内部结构中的“冲子”，因障碍物碰撞等原因引起速度改变或数量丢失，致使接收终端难以分辨信息内涵，表现为电磁波信号衰减或失真。 2.2、电磁波接收与谐振 同频谐振是接收终端获取电磁波信号的主要原理。由（4）式动量变化函数可知，空间传递的电磁波与接收终端调谐形成的振荡频率达到谐振状态时，接收设备形成的谐振本质就是动能的叠加。概念理解与现有电磁波没有任何差别。 2.3、电磁波信号的直线传播和反射传播 所有电磁波只能直线运动。只有遇到障碍物时，电磁波运动方向才会发生改变。由于“冲子”的质量和几何线度远小于障碍物，所以，电磁波与各类障碍物的碰撞极其容易，也极为复杂。太阳光在地球大气层内外的传递差异就是直接的例证。太阳光在真空中只能直线传递，进入大气层后，因大气颗粒的碰撞反向，光的传递充满三维空间。任何的物点都能获取多方位反射光提供的信息。故大气层内的视野是明亮、立体，而非深空的一片黑暗；。 电磁波在大气层传递分为弹性碰撞和非弹性碰撞。地面障碍物大多为弹性碰撞，空中漂浮物的碰撞以非弹性碰撞为主。与太阳光的碰撞类同，电磁波在有效传递范围内形成的碰撞反射也让电磁波的“副本信息”充满了三维空间。接收终端的使用很少受到位置限制。弹性碰撞反射保持信息内容不变；非弹性碰撞因碰撞之后速度改变，除了冲子减少，电磁的频率也不再是原来数值。对于接收终端而言信息不再在效。 2.4 电磁波信号的载波、滤波和转播 载波就是在标准的基础电磁波频率之上叠加一个或若干个不同频率的电磁波，组成一个以基础频率为传输载体，内含复杂冲子分布规律的信息电磁波。信息的必威体育官网网址性在于冲子分布函数的技巧性。因此，从信息传递的安全角度评估，破译信息或许并不容易，但要破坏电波信息却非常容易。在军事上只要产生一个大功率的基础频率干扰接收区域，博弈方的信息传递即告失败。 滤波就是将接收到的电磁波信息进行冲子层次分离。在复杂的电磁波信号上减去标准的基础频率部分，剩下的冲子数就是需要解码的信息。 转播是对原有电磁波信息的再次发射。两类原因需要转播。一是电磁波经远距离传递后“信号副本”数量减少；二是由于地球曲率弧线影响引起的电磁波直线传输距离受限。为了提高转播效率，通常将转播站设到高山顶上。转播只能加强基础频率部分的标准化部分的冲子数，代表信息内容的冲子数是无法补充的。因此，转播必须在电磁波信号未衰减前进行。 3、电磁波的粒子特性 电磁波的粒子性随着频率的增高而显现。内在原因是由冲子动量累积速率加快引起的。 3.1、高频电磁波与通信 现代通信技术从长波、中波、短波逐步发展到