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
4 V: l. E, w5 `6 j* A6 m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，
9 W! ~* d; k5 z$ G4 f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
# y& K1 h' j$ O& Q$ V7 o, J三个问题。
) x7 f. V( I! p, Z% ^- J& b2 R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
, K4 Y: o; ~: L2 Z6 r* d9 X+ X. x4 W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
/ ?  O# U. G5 p) ?1 n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
4 Z. }, r+ U" I. V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
1 ~' {' ^' [' b/ }6 s7 |) b( V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
3 `4 A, g! d! W3 n4 G  T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
$ u: X7 g, y5 P/ O- O3 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
$ |0 o) L5 a" I# W0 k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
3 S: g- G1 R; \2 L$ y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
' o0 K# c2 ?* |; `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，
- Z, [. ~$ N0 b, }5 M0 C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
3 C0 p' L/ ^5 @2 v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
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
" r( F3 j- N$ o3 r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
3 M' p, a+ V9 r! X1 l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
2 P7 @$ f& y5 j5 l8 L: U; j5 ~7 x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。
+ ~1 q4 H+ e8 \0 q8 s" p2 x/ t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
) ?" c8 w$ m' o+ i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
0 f+ M  h, C3 I# D& `" l1 O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
2 d& X, }6 G/ `, M$ N$ x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
0 g; }9 O; P3 [+ s7 N- p( H, N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，
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
7 O3 t2 p$ w% a5 j- K) b$ ~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；
- E8 Q9 _2 N9 _# _1 W2. 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
# a3 p; f# L1 S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
9 `& F1 [' q5 T. E不能满足马吕斯定律，说明该猜想仍有一定的不足。
' L: f  M3 {3 x$ D" [3 x% U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
, r3 F; L8 O1 I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

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wujieskyboy

人山小兀

这些论文很有用！