基于光的波粒二象性猜想的数学仿真

madio

题 目 基于光的波粒二象性猜想的数学仿真
  u, c# }8 }; y4 [, F8 d摘 要：
本文旨在探讨光子的内在性质，在两种波粒二象性猜想的基础上，
# W& x0 B# J3 u& s; i5 m/ v0 r5 A+ _建立了相应的数学模型，编写仿真软件进行实验，回答了文中提出的
6 T' e0 j, y) T" q三个问题。
$ _6 V6 x2 t' X( f. l# [问题一：为何光的前进方向发生改变，为何要通过很窄的细缝才
/ m6 n3 s! l, j( d' z会使前进方向改变的问题，我们首先利用龚院士的光微子模型解释如
下：将光子看作阴电子围绕阳电子旋转的系统，它同时具有群速度和
$ m7 j; [) J" C! P1 \( S相速度，因此可以将衍射解释为碰撞过程：光子通过衍射缝时，与衍
射缝内壁发生碰撞，又由于其旋转角动量的存在，在碰撞后前进方向
发生改变；然后我们建立衍射发生概率模型，发现当衍射缝宽与光子
8 a! ?' V. {8 p: d半径的比很大时衍射发生概率几乎为零，这就解释了光必须通过很窄
& |! I% `- r8 Z的细缝才会有前进方向发生改变的事实。因此，衍射缝宽足够小是衍
% }8 D$ J6 N* e* U* G4 P射发生的必要条件。
问题二：若干个光子同时作用的最终效果的问题。我们在Zu 教
授的光电磁场模型的基础上，将若干光子的共同作用解释为光子电矢
量的和，推导出单缝、双缝和多缝等模型的光强空间分布形式的公式，
4 \; o/ g1 }: H9 d得出如下结论：
* F4 F" h: |! F, W0 M1．若干光子共同作用的强度不仅取决于个数n ， 还取决于它们
1 H/ S' @) z; a. |& S7 ?: v8 ^0 Z之间的相位差 ，自身频率 以及它们的电场强度p E 。给定任意电场
2
- ]' C& x$ u# _强度、相位的一组光子，我们可以采用求取矢量和的方法计算出合成
# z! {: v7 q8 z4 v光强；
: A: l1 Q5 I0 V7 F0 Z, y$ ~/ j1 r2．利用若干光子共同作用的原理，建立了光电磁场单缝、双缝
1 f# [% _) Q7 h和多缝干涉模型，推导出相应的公式，并与玻恩理论中的强度近似公
( l' p8 e& O: D& {3 o% ]式进行了比较，它们形式上是近似的，但由于t存在，使得在最终
( @2 h. k9 W  i3 \; d+ ^的光强分布上有一定的差异。双缝衍射模型合理地解释了光子的湮灭
- Z8 u1 }, f  y+ o+ i和增强现象；单缝衍射模型是光强空间分布的基础；最后将这三个模
0 X: W& I0 t7 ~2 T0 O- @0 d% y6 f) [0 X; a型统一起来，就是光子共同作用的定量表达式。
3 @$ F) M/ _$ G5 E0 M% g* S问题三：偏振的真实过程。我们在光电磁场猜想中关于偏振原理
的解释基础上，设计了蒙特卡洛验证算法，对自然光和线偏振光通过
偏振片的过程进行了仿真，得出如下结论：
1. 偏振的真实过程是：当光线到达偏振片时，光线中的大量光
8 [9 T9 E& b, t4 b# Q& y: w子分为左旋与右旋两类，两类光子间随机配对，判断在某一时刻形成
的线性极化光子对的极化方向是否与偏振方向平行或垂直。如果平行，
( t9 }2 D* e2 @4 `0 `% D5 p该光子对将通过偏振片；如果垂直，则该光子对被偏振片吸收；若其
方向与偏振方向既不平行也不垂直，则偏振片迫使该光子对分解，重
! T! m3 C0 _- I  N$ W7 w新参与其它光子的配对；
2. 实验表明自然光通过偏振片时，通过偏振片的光子数与被偏
振片吸收的光子数比值稳定在1 附近，自然光通过偏振片后，强度约
2 C" j9 o0 B6 Y& M- i: Y' t减为原来的一半，这说明猜想具有合理性；但线偏振光的实验结果并
0 z% \2 b+ t9 M( y8 g2 F不能满足马吕斯定律，说明该猜想仍有一定的不足。
, m& R! t& i8 v& E( s5 B! q" }关键词：光微子模型，光电磁场模型，蒙特卡洛算法，衍射，偏振原
- H, s, l8 N. f+ w2 u* [理
, `1 T3 G7 z1 Y7 b1 ?, a A90006033.zip (957.6 KB, 下载次数: 418)

2012-9-15 08:38 上传

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柳梅

学习了哈，谢谢

jmdx2006

学习了，谢谢

舒云巻雨

学习了啊~~~~~~~

fengsha

非常感谢！！！

m_pb

支持。。。

m_pb

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shefeisi

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wujieskyboy

人山小兀

这些论文很有用！