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：
; T2 U3 j* q1 O# x8 H4 c. b4 \5 M/ G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，
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
0 A* ]5 z% f3 p# Q三个问题。
' E, e7 z* C. x: S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
1 F6 ~* f& ^, H5 e( v9 Y% ]6 a' k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 Q1 C/ q5 s* z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
' o4 X- t) Q' u+ {1 H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
* _, N* g6 Z+ w3 q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
5 k* r& ]& l9 n! L* O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。
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
; L$ X& T# I$ m, _  Q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
* x9 t8 g! j8 D* c! K" O4 }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，
. o- w( e+ C. j: P; h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
8 k% \# @' a" X$ e5 Q; e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
& E# I+ \- a5 V2 b  E1 E8 ]2
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
3 ]( X4 o; m* t+ O8 N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
: f0 z9 T- B" h5 t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
# S2 s! c* O) X- C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。
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
; Q3 U1 w6 p1 v0 W3 c1 }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
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
. z8 v" u+ q; v8 N( I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，
. k$ S4 n# _9 j6 Z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
6 H6 b: k9 @  n" s$ b6 v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
/ `; N) [% Z4 h8 |& `1 e1 L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
1 x! ^% j& d2 n# E. J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
) u1 o+ g/ \- H3 P. Y不能满足马吕斯定律，说明该猜想仍有一定的不足。
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
# [! U- Y2 X; }, P* k# g7 U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！