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
; k: O5 e/ ^1 S" p, J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，
- P3 s* m. a, {# b4 I# 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
  D2 p9 p  @: f6 y三个问题。
3 T: X- _& I- K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
7 N% D- t7 N! b2 b; N' S* 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
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
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
- B$ h2 }+ w0 X# b. w7 e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
2 n9 g0 }0 B- P' R; v! x射发生的必要条件。
7 @3 j: G+ A& h! X& ~2 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
% _- [* k: ?1 w3 V) o) N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
6 B8 Z1 @6 G" U8 e3 G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，
/ f$ r7 z: X; b! Z  x得出如下结论：
9 G4 [1 i. k* ~. c* p( Y/ z1．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
) g* M3 \3 V) N( G. i) u% G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
  s0 l' g0 K2 J4 M2 ^! g* I. C" {) i2
% R9 G' j/ r0 n, s$ J7 t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
4 j4 t0 q1 u8 _% ~& I2 p' S+ r* Y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
, O% P/ t/ u. p9 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
2 ^, w0 U$ a* v9 Z- o/ b( ^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
( l! x% z6 H4 J: ]9 h' J- h8 |+ |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
2 \1 B! k7 K, G) T( R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
: A& t) k0 I" U* b, Z偏振片的过程进行了仿真，得出如下结论：
- e# O& U1 K' h5 \' ~0 q1. 偏振的真实过程是：当光线到达偏振片时，光线中的大量光
. ?4 L: y9 z' |5 V4 ~& ~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
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，
9 N) w6 F( R5 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
* ?, m+ Q% f( \  S) i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
# z5 \# D6 ?, R" h' h! f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
/ F. \1 m- @, B5 e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
0 A2 F% c' Y, m  o1 v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
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
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！