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探索光的奥秘

 丽美图库 2017-07-23


 光对于我们来说既熟悉又神秘,熟悉是因为在我们的身边总能发现它的身影,它的存在让我们的世界变得丰富多彩,同时它也是我们认识改变这个世界的重要工具,然而我们对它的了解却知之甚少,虽然我们对光的研究已有几百年的历史,但是我们现在还没有完全了解光的本质,所以它对我们来说又很神秘。现在科学对光的解释是,光是由光子为基本粒子组成,具有粒子性与波动性,称为波粒二象性,光虽然同时具有这两种性质,但是在现有的光学理论中,它们却无法完美的兼容在一起,我们就通过下面这个实验,来探索光的奥秘。
  对于光我们一直以来都有一个这样的认识,当两束光交叉的时候,光子是不会发生碰撞的,那么当两束光交叉的时候时候,两束光之间真的完全没有影响吗?我们希望通过这个实验了解光对光的传播有什么影响。

光概念图

 首先我们要准备以下实验设备:一个弱光源(激光),若干个强光源(光强是弱光源的百倍或千倍),光谱仪等等。然后我们就进行以下实验,1打开弱光源,光谱仪记了录这束光的光谱。2使用强光源照射这束光经过的空间,同时光谱仪记录光的变化。在实验过程中要特别注意因反射或折射而对实验结果的影响。通过两组光谱对比发现,两束光交叉通过后,弱光的波长会有所变长,也就是说两束光相遇之后会发生红移现象。


前面我们已经知道两个光子相遇的时候不会发生碰撞,而这个实验则告诉我们,两束光向遇后光子之间的距离会增加。到底是什么原因会让光拥有这些性质哪?难道光子之间是相互排斥的?我们现实生活中的物质是通过各种各样力组合起来的,像万有引力、电磁力等等,我们可以把它们统称为吸引力,机械波就是以吸引力为主以物质为介质的一种波的传播形式,而光与机械波在本质的区别就是在于光传播的介质-光子之间是相互排斥的,而以排斥力为主的波在传播中具有以下几个特点:

1、传播介质质量小,传播速度快

2、传播介质之间联系不大,在波的传播过程中会以直线传播。

3、传播介质移动性大,不会一直待在一个特定的空间内,即使空间内没有这种传播介质也能够传播。

4、传播速度只与传播的空间有关,不同空间内的传播速度略有不同,例如光在真空、空气中的传播速度就略有不同,但同一空间内的传播速度恒定。

5、两束波在空间中传播相遇后,传播介质不会发生碰撞,会在排斥力的作用下相互绕行。


  排斥力波有两种不同的传播方式:

1、以传播介质运动传播

2、以波的形式传播。由于排斥力波的传播介质运动性很强,在传播途径上没有相应的传播介质时,传播介质就通过运动来传播,当传播途径中遇到相应的传播介质时,就会以波的形式传播。当排斥力波在传播过程中遇到障碍物时,它的传播就会呈现粒子与波两种特性,这也就是波粒二象性。


光是我们最常见的排斥力波,它的传播完全符合以上所描述的特点,至于光子之间是如何产生排斥力的,需要人们进一步探索。


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