电磁波有波粒二象性吗为什么
11072023-08-24
大家好,关于电磁波有波粒二象性吗为什么很多朋友都还不太明白,今天小编就来为大家分享关于波粒二象性为什么恐怖的知识,希望对各位有所帮助!
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微观粒子行为上的不确定性是物质波粒二象性的必然结果,就是说因为物质同时具有波动性和粒子性,从而微观粒子的行为具有不确定性。从此说明,微观粒子所具有的不确定性并不意味着微观粒子就不“客观”存在。
(“客观”的意思指的是对于人类而言微观粒子是客观存在的,但是对于这整个世界而言微观粒子不确定是否“客观”的存在。)
光具有玻粒二象性指的是光剂具有波动性又具有粒子性,所谓的波动性就是光像声波那样能够发声波的干涉现象,光的粒子性,光他是一份一份的单个的粒子,光在传播的过程中,他是以粒子的形式,一份一份的向前传播的,这就是光的玻粒二相象性。
如果穿过拥挤的闹市,我们行走的路线是非直线的。为什么呢?这是因为在行走的过程中,会不时地与人相撞。同理,正是因为光具有波粒二象性,说明作为粒子的光受到了空间粒子的不对称碰撞。否则的话,光子的大部分动能也不会被空间压缩为势能,从而使其具有了光速不变性。
根据现代科学的认识,空间不空和物质不实,宇宙是自然界的一部分,是一个由最小粒子构成的封闭系统。该最小粒子就是由普朗克常数h定义和定量的量子,其具有不可再分的特性。因此,量子是构成宇宙的基石。
由此,形成了一个有机的量子宇宙观,宇宙中的一切物体及其现象都是量子的不同状态和量子之间的相互作用所产生的。具体而言,基态量子构成了宇宙的本底物理背景,即形成了量子空间;受到激发的量子成为了光子,属于能量的范畴;而由高能量子的运动所形成的封闭体系则是各种基本粒子,属于物质的范畴。
于是,光子的运动,是相对于量子空间而言的,受到了该空间的压缩,从而使光子的能量具有动能和势能两种不同的存在形式。由于光子的本征质量非常小,以至于其动能远小于势能。所以,光子的能量变化,主要是相对于量子空间势能的增减,光速只是光子维持其势能的速度。因此,光速具有相对于量子空间和其能量的不变性。
通过上述分析,我们可以看出,光子是可以相互碰撞的。因为,光子与空间量子都是最小粒子,它们的本质是相同的。关于光子与空间量子相互碰撞的例子还有很多,其中最为显著的例子就是光的耗散红移。
无论是在空气中奔跑,还是在水中游泳,都会使我们感受到外界的阻力。其实质,就是由于运动,使我们受到了空间粒子的不对称碰撞。对于光子来说,也是如此。其在量子空间运动时,会与空间量子碰撞,从而失去了一部分能量,使光子的频率降低。
比如,在宇宙中,大部分星光都具有红移现象,且红移量与星体到地球的距离成正比关系。该比值就是著名的哈勃常数H。因此,星光的普遍红移证明了量子空间的存在。至于星光的运动红移,其数值太小,并不足以证明宇宙的膨胀。
此外,由于我们平时所见到的白光是复合的,各种频率的光子都有。因此,根据光速不变的相对性,这些光子的速度会略有不同,它们并不同步运动。因而,普通的光具有散射的性质,使光的强度很快降低。这就是为什么,手电筒的光只能照射近距离的原因。只有单频率的激光才能够照射很远的距离,可以成为激光武器。因此,光的散射,说明光子之间存在着相互碰撞。
题主之所以会质疑光子的相互碰撞,是因为两束不同方向的光相遇时,并没有产生明显的阻碍。这是因为光子的体积非常小,它们彼此的碰撞概率极低。根据光子的自由程和量子空间的密度,我们可以计算出光子的半径。其仅为3.58x10-21厘米,大约只有电子半径的万分之一。
总之,普朗克常数h是量子的角动量,因而量子具有质量和半径,是宇宙中唯一的实体粒子。光子是受到激发的量子,其本质仍然是量子,因而也具有本征的质量和体积。因此,光子之间,以及光子与空间量子之间,都存在着相互的碰撞。而且,正是因为它们的相互碰撞,才导致了光子具有了一些与众不同的特殊性质。其中,就包括了光子的波粒二象性。
可见光有波粒二象性,其它频段的电磁波也有波粒二象性。并且除了光子以外,其它的一些粒子,比如电子同样具有波粒二象性。电子等粒子表现出波粒二象性时往往称为德布罗意波。
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