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* j+ Y" n& r$ u. I) ?摘 要：
# |# a' K0 w4 y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，
, I  U' I8 n% n0 h7 z2 Y- I- u( k" 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
  T; i6 I  X4 Y  j8 Y. p' J三个问题。
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
8 b: k! Z& Z3 o8 l" }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
+ U! {6 y  {1 ~2 K6 j; C& }; M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
, F# h5 Z! p( p/ X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
& ~! i$ Y0 W) i% N/ a( @0 k9 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
, w  {/ Y0 S8 S2 U4 y9 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
+ `3 H2 H2 W  F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
5 A0 n' Q' f- i/ y) _射发生的必要条件。
5 h7 [8 A4 r6 P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，
得出如下结论：
8 R! M6 m' \7 ?& R. Y9 |+ t1．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
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
% P% V; l0 D! l  z$ i0 C/ F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
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
1 u' y* g8 V# @" R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
3 n  a0 b  t5 X+ }, D: H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
# J2 J9 O8 G+ Y/ S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
/ ^  R& F  L4 B  \" z% 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
偏振片的过程进行了仿真，得出如下结论：
( c/ p: @& I& w7 E- [+ k1. 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
2 h# Y, t2 {' B1 s6 x# a0 q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，
& W$ X( H+ S3 J9 w0 p9 ~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. ~$ [2 ~5 M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；
/ @% \1 _8 x* w6 I) k' }* Z2. 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
+ D& r0 m8 H7 T' A& P2 q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
, P5 O3 B/ }0 I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
- D- K) l& e, U8 `. [不能满足马吕斯定律，说明该猜想仍有一定的不足。
2 Y; O! m0 w; T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
& {5 d7 v5 s8 ]' `1 P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

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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！