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
2 |0 j0 `9 O) L# c; o1 M  S摘 要：
+ N' Y/ t4 K# L1 P6 V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，
5 G1 ~- S% x+ j8 O* F6 n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
三个问题。
. i4 M4 J; K3 m' ~1 D2 u% ]+ N& o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
, C0 d8 `  N$ Y5 A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
2 m$ a3 \0 B* N$ S+ x' \, T( \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
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
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
射发生的必要条件。
, a: U% H5 q8 x% j$ ]( ?+ s5 f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
  e& @- a6 q6 A7 z- A" ^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
: v" q% ~7 q+ g" j& R4 M5 m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，
- V6 H0 b/ b6 l- e( n得出如下结论：
1．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
: L+ j" ?* |! ?4 V8 P8 l  x! z6 o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
; [1 N& v+ G( F6 W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
光强；
2．利用若干光子共同作用的原理，建立了光电磁场单缝、双缝
4 G  [' A4 e: m4 p3 f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
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
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
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
型统一起来，就是光子共同作用的定量表达式。
  d2 G+ [# w4 H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
3 [% C9 ?0 c7 b* W; F1 e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
- ~5 S' A' b3 K% h6 h- g7 P# k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
& h6 Y8 p- M5 |7 k4 I  s  s- `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
/ L' m) N" T# [" a  |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，
3 V- a' f& g4 C: s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
# t/ v+ }" }( t" v# c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
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
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
; x3 f( j/ l5 `5 Q) a. A不能满足马吕斯定律，说明该猜想仍有一定的不足。
6 T1 b$ B# x5 @+ R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
理
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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

支持。。。

wujieskyboy

人山小兀

这些论文很有用！