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甲,怎样去理解波粒二象性,光速是位移速度还是波动速度

 thchen0103 2017-04-03

百多年前,生活中的光现象,到底是粒子属性还是波动属性,在顶级的科学界中一直争论不休。1905年,爱因斯坦提出光电效应的光量子解释,爱老来了个大统一:

“好像有时我们必须用一套理论,有时候又必须用另一套理论来描述,有时候又必须两者都用。我们遇到了一类新问题,这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的观点来描述现实,两种观点单独是无法完全解释光的现象的,但是和在一起便可以。”要正确理解爱老的这句话,我们首先要明确地区别一些最基本概念名词。

位移与波动:位移是指物体从A点整体移动到了B点,例如水团、空气团从A点整体移动到了B点,这是位移。单位时间内移动的距离对应的就是水流、风的流动速度。波动是指同一介质中,媒介物质间排挤撞击产生的状如波浪的能量传递传播,例如池塘中水浪波峰向外扩散。波峰在单位时间扩散的距离就是波动速度,两个波峰间的距离就是波长,单位时间内,固定点上出现的波峰个数就是波动的频率,同类的还有声波。

甲,怎样去理解波粒二象性,光速是位移速度还是波动速度

为什么要表述得这么清楚,就是要在我们的头脑中形成明确的区别,波动完全不同于移动,传播介质只有原地的振动,没有发生明显的位移,水面上的落叶不会随水波向外位移,水浪平息后还在原点上。

位移不需要介质,波动一定也只能发生在介质中。同样,物质的位移速度与波动速度完全不能等同,位移速度能进行速度的叠加,波动速度只与波长与频率有关,不会随介质的位移速度改变而改变,就如声音的传播不会随风速而改变,也不会随飞机音源的速度而改变。

甲,怎样去理解波粒二象性,光速是位移速度还是波动速度

从以上的论述中,我们直接可以得出光速不随光源速度而改变的光速恒定理论,所以光速恒定在惯性系中是完全成立的。但谁都知道,波动速度直接由介质的排挤反应距离决定,介质个体越小,排挤反应距离越小,波动速度越快,甚至可以测定声音在不同介质中的速度,直接计算出不同介质间的反应距离。

甲,怎样去理解波粒二象性,光速是位移速度还是波动速度

光有波动性,我们可以用波动性与粒子性来共同描述光现象,光现象如同水的波动与声音,必须也只能发生在传播媒介中,也就是只要承认光有波动性,就必须接受光现象是介质间一种排挤撞击的动能传播。

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