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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 專業(yè)學科區(qū) » 物理 » 基礎物理 » 量子光學為什么和經典理論有矛盾
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量子光學為什么和經典理論有矛盾 已有9人參與
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請教各位物理專家，解釋我多年百思不解的疑問。 1、 光是電磁波,光具有波粒二象性：順理成章光子就必然被認為是電磁輻射的載體,而在量子場論中光子被認為是電磁柤互作用的媒介子。處于絕對 零度附近的一些物質有超導電性和抗磁性，外于這一溫度區(qū)的熱輻射接近于零，沒有光子交換,強大的電場磁場如何體現(xiàn)�；蛘哒f兩個都處于基態(tài)的電子，無法產生光子,也不存在交換光子，相互之間就沒有作用力了？這個結論是否與電磁理論矛盾了？ 2、電子對之間由于電磁力造成的相互排斥，可以認為是電子對之間交換了光子（光的粒子性）的過程。這里做一個假設：光子是由一個平面鏡反射后交換的，這一電子對間的斥力方向會不會偏離兩電子的連線？ 3、按照電荷之間的作用力可以用交換光子來表達，只要頻率相同的光子，能量一定相同，動量也一定相同，不論兩點電荷距離遠近，只要交換的光子數(shù)量一樣，頻率一樣，作用力的大小也一定相等，而庫侖定律中兩點電荷的作用力大小與兩點電荷距離的平方成反比，這是我在什么地方理解錯了？ 4、愛因斯坦解釋光電效應是光子通過碰撞反沖出電子，康普頓解釋康普頓效應是光子通過碰撞改變了自身的頻率，光是粒子，就一定會發(fā)生碰撞。由光的干涉現(xiàn)象說明光子之間可以實實在在的發(fā)生作用，而光的獨立傳播理論又說兩束光相遇后，仍然保持它們各自原有的特性（頻率波長振動方向相位等）不變，仍然按照自己原來的傳播方向繼續(xù)前進,好像在各自傳播過程中沒有遇到其他波一樣。特別的太陽光經過平面鏡90度反射后，應該有數(shù)量巨大的光子碰撞到一起，為什么看不到碰撞后的漫反射現(xiàn)象？ 5、光子有相對論質量，有動量，是粒子，能碰撞，應該就有動量的矢量疊加效應，在光子反沖出電子的光電效應中，就應該出現(xiàn)頻率低于截止頻率的多個光子多次碰撞，通過動量的矢量疊加效應撞出光電子來（光子的速度永遠大于電子的速度），為什么通過偉人的解釋就沒有矢量疊加效應了？ 6、α粒子和光子都有波粒二象性，α粒子散射實驗證實――微觀世界是比較空曠的核式結構；α粒子經散射后向各個方向飛去，光子經過反射、折射為什么傳播方向如此一致，都嚴格遵守反射定律、折射定律？ 7、光子和電子都有波粒二象性，光在真空中的傳播速度是299792458 m/s。光在玻璃中的速度：2.0×10^8m/s 。光在沒有外力作用下，從真空射入玻璃，再從玻璃射入真空，速度發(fā)生了由高到低，再由低到高的變化，變化方式是臺階式的躍變，不存在漸變；在光電效應中，由于不同頻率的光照射金屬，產生的光電子有不同的遏止電勢差，說明光電子產生后有不一樣的速度，電子、質子、中子、α粒子等都不存在各自特有的固定速度，而且只有在外力作用下，速度才會發(fā)生漸變，這是為什么？ |
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walk1997
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試圖僅用文字來精確回答或者理解這些問題 實在有些困難 只能說下個人圖像上的觀點 不敢保證很準確 (1) 相互作用和交換粒子之間的關系。用交換一個粒子等來描述相互作用，只是其中一種比較形象的方式， 在這種描述中，相互作用是通過交換非物理的虛粒子來實現(xiàn)的。所以在你第一問中 你說"或者說兩個都處于基態(tài)的電子，無法產生光子,也不存在交換光子" 其中"不存在交換光子" 這個理解是錯誤的，同樣交換光子和熱輻射也沒關系。 (2) 電子－電子之間的相互作用相比經典圖像要復雜一些，不能單用力來描述之，更難以談論力的方向，另外，原則上可以交換多個虛光子。 你的假設看不出有理論的基礎和實驗基礎？ (3) 同(2)這種交換只是一種等價的描述，不要經典的力的概念來刻畫它。另外，“交換"是非物理的虛光子，你的說法"只要頻率相同的光子，能量一定相同，動量也一定相同"是不對的 (4) 光子和光子也會發(fā)生碰撞的，只是在低能下估計彈性振幅很低很低，在粒子物理實驗中，高能的雙光子對撞實驗有很多. 關鍵是要注意振幅的大小,而能量又大致決定了這點 (5) 原則上，一個電子差不多同時吸收2個光子然后跑出來是可能的，但是這個振幅很低很低，因為電磁相互作用是個相對較弱的過程，正常情況下多一次相互作用，平庸的說 振幅下降1/137。 (6) 還是碰撞幾率問題，不同的碰撞過程，對于不同的末態(tài)有不同的幾率。光的反射定律也不是完全絕對成立,你前面提及的康普頓散射不就是么? (7)光子的速度并沒有發(fā)生變化，你說的不是真實粒子的速度。需要注意不隨意混淆，注意求證書上所說的(理論和實驗現(xiàn)象上)根源。 |
7樓2015-07-31 09:08:16
納米材料753
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