全面复活光的粒子性本质揭示干涉现象原因

用光的粒子性解释干涉现象的确不容易，但也不是不能解释，本节我们将着重在用光的粒子性解释干涉现象方面作一些探索。

（一）杨氏双缝干涉实验。1801年，英国物理学家托马斯·杨首次在实验室里成功观察到了光的干涉现象：把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面，这样就形成了一个点光源（相干光源），在纸后面再放一张纸，纸上开两道平行的窄缝。从小孔中射出的光穿过两条窄缝投到屏幕上，就会形成一系列明暗交替的干涉条纹，后来人们把这个实验叫做杨氏双缝干涉实验。

双缝干涉条纹的特点。光的双缝干涉条纹是一组平行等间距的明暗相间的直条纹。中央为零级明纹，各条纹左右对称、明暗相间、均匀排列，中间部分各条纹的亮度是基本相同的。如果用白光作实验, 则除了中央亮纹仍是白色的外,其余各级条纹形成从中央向外由紫到红排列的彩色条纹。

双缝干涉条纹的变化规律

1.光源S位置变化：S下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移，条纹间距不变；S上移时，零级明纹下移，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。

2.双缝间距d改变：当双缝间距d增大时，零级明纹中心位置不变，条纹变密；当双缝间距d减小时，零级明纹中心位置不变，条纹变稀疏。

3.双缝与屏幕间距D改变：当双缝与屏幕间距D减小时，条纹宽度减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密；当D 增大时，条纹宽度增大，条纹变稀疏。

4.入射光波长改变：入射光波长增大时条纹宽度增大，条纹变疏；入射光波长减小时，条纹宽度减小，条纹变密。

波动理论认为：干涉现象是两列或多列相干光源在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，从而形成稳定的强弱分布的现象。只有两列光波的频率相同、相位差恒定、振动方向一致的相干光源才能产生干涉。由两个普通独立光源发出的光，因为不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相差，所以不能产生干涉现象。

（二）干涉条纹形成的原因。从光源发出的光经过单缝后投射到双缝上最终会在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹，直接用激光束照射双缝也会在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。设两条缝间距为d，双缝到屏幕的距离为D，屏幕中心位置为O，则在O点处会出现亮纹。

如图，一束激光通过双缝后在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。图中左侧从上到下构成双缝的分别是物质实体A、上缝（1265区域）、双缝中间物质实体O、下缝（abfe区域）和物质实体B，简单来说就是3个物质实体夹着两条窄缝并形成两个引力场。一般情况下我们认为物质实体A、双缝中间物质实体O和物质实体B都是不透光的，光子不能通过物质实体A、中间物质实体O和物质实体B，光子只能经过双缝中的上缝1265区域和下缝abfe区域投射在屏幕上。

如图，对于上缝所在1265区域来说，如果没有下缝物质实体B的影响，则上缝1265区域可平均分成合力向上的部分（1243区域）和合力向下的部分（3465区域），这两个区域大小一致，中间34线处引力合力为零。有了物质实体B的影响情况就不同了，物质实体B的存在相当于增大了中间物质实体O的引力场，并且物质实体B越靠近上缝对中间物质实体O引力的加成作用越大。既然中间物质实体O的引力增大，那么上缝1265区域中引力合力向下的部分必然增大（也就是3465区域相应增大），引力合力为零的34中线必然就要相应地向上移动，引力合力向上的区域（1243区域）必然减小。显然，物质实体B越靠近上缝，上缝引力合力为零的34中线就向上移动的越多，导致上缝引力合力向下的3465区域就越大、引力合力向上部分1243区域就越小。两缝距离越近这个影响就越大，两缝距离越远这个影响就越小。如果两缝相距足够远，那么每一条缝都可以看作单缝，此时激光束照射在这两条缝上将产生衍射条纹。

对于下缝abfe区域同样如此，由于上缝处物质实体A的影响，下缝区域引力合力向上的部分（abdc区域）增大、引力合力向下的部分（cdfe区域）减小，并且两缝距离越近影响就越大。双缝距离越近则下缝区域引力合力向上的部分就越大，投射在屏幕上的条纹宽度也相应增大; 双缝距离越远则下缝区域引力合力向上的部分就越小，投射在屏幕上的条纹宽度也相应减小。所以双缝间距减小时干涉条纹间距变大、双缝间距增大时干涉条纹间距变小。

如图，对于上缝来说其引力可分为向上部分（1243区域）和向下部分（3465区域），其中引力向下部分（3465区域）对中央亮纹、中央亮纹以下的第一条亮纹和中央亮纹以下的第二条亮纹的形成做出了贡献（也有可能对中央亮纹以下的第三条、第四条或者更多亮纹做出贡献）；引力向上部分（1243区域）仅对中央亮纹以上的第三条亮纹的形成做出了贡献（也有可能对中央亮纹以上的第四条、第五条或者更多亮纹做出贡献）。同样，对于下缝来说其引力也可分为向上部分（abdc区域）和向下部分（cdfe区域），其中引力向上部分（abdc区域）对中央亮纹、中央亮纹以上的第一条亮纹和中央亮纹以上的第二条亮纹的形成做出了贡献；引力向下部分（cdfe区域）仅对中央亮纹以下的第三条亮纹的形成做出了贡献。

根据光的衍射现象可推知，干涉条纹的宽度有如下规律：中央亮纹的宽度＞第一条亮纹的宽度＞第二条亮纹的宽度＞第三条亮纹的宽度＞……＞第n条亮纹的宽度。

双缝干涉条纹还有一个特点需要我们注意，因为构成双缝的物质实体对缝的引力场有叠加作用，造成上下缝的引力场向上和向下的部分不同，总是靠近中间物质物体O的引力区域变大。对于上缝来说，就是引力合力向下的3465区域大于引力合力向上的1243区域；对于下缝来说，就是引力合力向上的abdc区域大于引力合力向上的cdfe区域。既然引力叠加作用造成了每条缝的合力向上部分和合力向下部分并不是平均的，由此造成的干涉条纹宽度也是不同的。对于上缝来说，经过3465区域的光形成的亮纹宽度要大于经过1243区域的光形成的亮纹宽度；对于下缝来说，经过abdc区域的光形成的亮纹宽度要大于经过cdfe区域的光形成的亮纹宽度。由于各条纹在中央亮纹两侧是对称分布的，上缝处产生一条亮纹下缝处同样会产生一条亮纹，上下缝的亮纹条数之和为偶数，再加上中央亮纹，所以一共有奇数条亮纹宽度是比较宽的，而离开中央亮纹一定距离的第n条亮纹宽度会迅速减小。简单来说就是双缝干涉条纹中，总有奇数条条纹宽度较宽，而在较宽条纹以外离中央亮条纹较远处的亮纹宽度会迅速减小。

（三）干涉条纹并不是等间距的。波动理论指出：干涉条纹是等间距的。我们的分析和推理表明：双缝干涉条纹并非等间距的，干涉条纹中央亮纹宽度最大，离中央亮纹越远则条纹宽度越小。对于上缝来说，由于物质实体B的影响造成上缝引力合力向下的部分（3465区域）增大必然引起合力向上的部分（1243区域）减小，这样经过上缝1243区域投射在屏幕上的亮条纹宽度必然小于经过3465区域投射在屏幕上的亮条纹宽度。一般来说，处于屏幕中心位置的中央亮纹宽度最大，中央亮纹附近的几条亮纹宽度相差不大但是都小于中央亮纹宽度，距离中央亮纹较远的其它条纹的宽度较小，并且距离中央亮纹越远的条纹则宽度越小。一般情况下，双缝间距越小则条纹宽度差异越明显、双缝间距越大则条纹宽度差异越不明显，具体原因前面讲过，这里就不再分析了。这一点和现有波动理论是完全不同的，并且也是被实验事实证明了的，如果我们仔细观察的话，会发现所有的双缝干涉实验图片也表明双缝干涉条纹宽度并不是相等的，中间的条纹宽度较大而两侧的条纹宽度较小。这么明显的现象却没有引起足够的重视，很多数人虽有疑虑但却不敢发声，实在很可惜也很可悲。

波动理论提出，光的干涉条纹是由明条纹和暗条纹组成的，并且明条纹和暗条纹的宽度相等。光的粒子模型则认为明条纹是大量光子到达的地方，'暗条纹'本身不是条纹、仅仅是光子无法到达的地方，没有任何推理能够证实明条纹的宽度和'暗条纹'的宽度相等，也没有任何证据表明干涉条纹中各明条纹宽度相等。这里我们明确提出干涉条纹不是等间距的，明条纹的宽度与暗条纹的宽度也不是相等的，希望能够引起有志之士重视并认真研究这个问题。

(四) 窄缝厚度和窄缝材料对衍射条纹的不同影响。由于衍射现象是光子和引力子共同作用引起的，对于同一束光子而言，影响衍射条纹形状的主要因素是缝的宽度，但也有一些其它因素，比如制作窄缝的材料、窄缝厚度等都会对衍射条纹产生影响，下面我们作简要分析。

窄缝厚度和窄缝材料对衍射条纹的不同影响。既然窄缝引力是产生衍射现象的重要条件之一，那么很显然窄缝厚度（不是窄缝宽度）越大则光子与引力子作用时间越长，对光子的偏转作用也越大；构成窄缝的材料密度越大则引力越大，造成光子的偏转量也越大，所以窄缝厚度和窄缝材料密度都会对衍射条纹产生影响。

我们先来看窄缝厚度（不是缝宽）对衍射条纹的影响。上图中，窄缝宽度均为a,窄缝厚度为D，如果我们把窄缝厚度增加到100D，由于窄缝厚度增加了100倍，粗略估算中可以认为光子通过窄缝的时间也近似增加100倍，那么很显然光子受到引力子作用的时间也近似增加到原来的100倍，这样光子就有更大的机会与引力子作用并发生较大的偏转，由于窄缝厚度很大以至于不能忽略，光子通过窄缝的时间也相应增加，这样大部分光子在窄缝引力作用下都可能会打在窄缝上而不会投射在屏幕上，由于经过窄缝的光子大部分都打在窄缝上只有少部分投射到屏幕上，最终形成的衍射条纹的亮度就会降低。注意这里条纹亮度的降低并不是由于窄缝透光程度的改变，而是由于窄缝引力作用的结果。倘若窄缝厚度继续增加到原来的1000倍、1万倍甚至10万倍，则最终形成的衍射条纹的亮度就会继续降低。理论上如果我们持续增加窄缝的厚度，形成的衍射条纹的亮度就会继续降低，当窄缝的厚度增加到某一值时形成的衍射条纹几乎就看不到了，此时衍射现象就消失了。这里我们得出与传统波动理论完全不同的结论：窄缝宽度与窄缝厚度都可以对衍射条纹的形成产生影响，在窄缝宽度一定的情况下，窄缝厚度越大形成的衍射条纹亮度越小，当窄缝厚度超过某一极大值时衍射就可能完全消失。而根据波动理论，衍射条纹仅仅与窄缝的宽度有关而与窄缝的厚度无关，窄缝的厚度不会影响衍射条纹的亮度。如果我们能够在实验中证明窄缝的厚度也会影响衍射条纹的亮度，则就能在一定程度上证明波动假说的错误。事实上证明我们的假设最有力的证据就是光子通过窄缝后处于不同亮纹处的光子频率不同，但是由于光子频率的改变量极其微小，在实验中不易观测到，希望有志之士能够设计巧妙的实验检测出这个不同。

我们再来看构成窄缝材料的密度不同对衍射条纹的产生的影响。由于衍射现象是光子在窄缝引力作用下形成的，所以制作窄缝的材料密度越大就越容易形成衍射条纹。假设窄缝宽度均为a,不同的是我们采用两种材料制作窄缝，一种是在完全不透光的纸片上刻出宽度为a的窄缝，另一种是在铅片其上刻出宽度为a的窄缝，因为这两种材料的密度不同，所以它们的窄缝引力区域的引力场强度也不同，若设铅的密度是纸的10倍，则理论上铅缝区域的引力场强度大约是纸缝区域的10倍，那么光子通过纸缝和铅缝形成的条纹会有区别吗？简单推理可知，铅缝区域有着更强的引力场，也更容易形成衍射条纹，但是纸缝和铅缝形成的条纹不会有太大的差异，只不过铅缝形成的条纹条数更多一些。这里我们有这样的结论：在光的衍射实验中，影响衍射条纹的不仅仅有窄缝宽度，制作窄缝的材料密度也会对衍射条纹产生影响，窄缝材料密度越大就越容易形成衍射条纹；在窄缝宽度一定的情况下，窄缝材料密度越大越容易形成衍射条纹并且形成的衍射条纹越宽。

这一节里我们初步分析了双缝干涉条纹的形成原因，虽然一些提法值得商榷，但至少迈出了第一步，今后我们将不断完善。