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
摘 要：
2 l: ~, A9 x1 t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，
* j; F  b8 B7 G) d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。
% }7 Q* h6 ]' ^6 @% r5 ~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
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
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
* j9 n% [5 Y, G' A" q3 \7 g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
$ G3 q/ T" R, O  A) Y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
. B3 Y0 R  z3 b  O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。
; w4 `, D! o/ V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
" T5 S( K5 F& B  {3 n5 c  s4 Q* v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，
得出如下结论：
% a6 @: L# S# V$ W1 g; p/ e1．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
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
* w+ t: D2 M3 n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
. Q' Z! V6 w* u# z光强；
  h: ^$ r* u6 y% B# E8 g- `! R' s2．利用若干光子共同作用的原理，建立了光电磁场单缝、双缝
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
, w! f& h$ r' o/ n: w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
" d% K0 l* p# G4 z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。
: Z# R. c5 ^! u5 }) u# A, P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
8 ^2 j9 O0 ?, r6 s* D$ T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
( X* U/ S% P3 l. r/ t( v+ i偏振片的过程进行了仿真，得出如下结论：
( m0 {! V( [9 S4 k  o7 ?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
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
9 p1 C* w; u, |1 E1 p! g9 w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，
8 n3 J9 }, ^' ]5 D7 ~' a* |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
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
/ z8 u2 V, r) ?& Z; }不能满足马吕斯定律，说明该猜想仍有一定的不足。
: N9 s6 t3 c2 D* M9 f% F9 Y0 R3 I) 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
/ c/ W: l- D/ n/ L. g1 Y3 x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。。。

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shefeisi

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wujieskyboy

人山小兀

这些论文很有用！