《一位老工程师的前沿物理科普贴》
第26节

作者: 浅论物理
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  我们所讲的波都应遵循波长×频率=速度,这一公式的限制。譬如在固体中传递的各种波,也是由组成这种波的微粒量子与传递波的介质两者的特性综合决定了波的频率与波长。仍然无须研究介质的运动状况。譬如电子从导线中传递及光子从光纤维中传递都是如此。
  我们再来看一下声波:
  声波在空气中传播速度取决于声源自身的频率与波长特征与介质空气特征的综合因素。如果传递速度恒定为340米/秒,那么不同频率的声波的波长也不同;但都必须符合波长×频率=速度这一公式。
  [66]

日期:2009-11-29 08:20:31

  声波在真空中无法传播,是因为它失去了空气这传递介质、却又没有其它可传递的介质;这种情况下声能只好转换成另一种形式的能量了。声波在各种固体中传播速度不一致,声波本身固有特征并没有多大变化,这是由于传递介质特性的差异所造成的。
  顺带说明一下,在介质玻璃中可传递光波,却传递不了电流;那是由于形成波的微粒本身差异所致。而电流可以在金属棒中传递而无法在绝缘棒中传递是由于传递介质差异造成。三名2000年诺贝尔物理学奖获得者,就是因为发现了高分子导电体而获奖的。
  C、空间波:电磁波、可见光波及比紫外线更高频率波段的γ射线等高能粒子波。这些波均是可在空间传递的波。它们本身性质的差异至少在频率上有所区分:
  无线电波的频率是在10^5HZ左右一段范围,可见光波的频率段是在10^10~10^15HZ范围内,比其具有更高频率段的就是χ射线频率约为10^20HZ、及频率大于10^25HZ的γ射线等一些高能粒子波了。
  具体如下:
  二、电磁波:波长(λ)频 率(f)

  1、无线电波: 1mm<300000MHZ(3*10^11HZ)
  超长波:>10^(-4) m<30KHZ(绕地球传播)(1)长波(LW):>10^(—3) m <300KHZ(可传递300Km)     (2)中波(MW):5.6*10^(—2)~1..9*10^(—2) m535~1605 KHZ (3)短波(SW): 100 m ~ 10 m3 ~ 30 MHZ
  超短波:10 m ~ 1 m 30 ~ 300 MHZ
  红外线1000μm ~ 0.7μm (700n m)3*10^14HZ ~ 4..3*10^14HZ
  2、可见光700 n m ~ 400n m4.3*10^14HZ ~ 7. 5*10^14HZ
  (1)红:700n m ~ 620n m4.3*10^14HZ ~ 4.8*10^14HZ
  (2)橙: 620n m ~ 600n m4.8*10^14HZ ~ 5.0* 10^14HZ

  (3)黄 :600n m ~ 580n m5.0*10^14HZ ~ 5.2* 10^14HZ
  (4)绿 : 580n m ~ 490n m5.2*10^14HZ ~ 6.1*10^14HZ
  (5)兰—靛: 490n m ~ 450n m6.1*10^14HZ ~ 6.6* 10^14HZ
  (6)紫:450n m ~ 400n m6.6*10^14HZ ~ 7.5*10^14HZ
  紫外线 : 400n m ~ 5n m7.5*10^14HZ ~ 6.0*10^16HZ

  微波 : 120n m ~ 1n m2.5*10^15HZ ~ 3.0*10^17HZ
  3、射线:波长(λ)=1mm ~ 30米 频率(f)=3* 10^11HZ ~ 1*10^7HZ
  (的范围为射电窗口)
  波 长(λ) 频 率( f )
  (1)X射线: 0.01 ~ 10n m3*10^19HZ ~ 3 *10^16HZ
  [伦琴射线:( 0.06~ 20)* 10^(-8)c m5*10^17HZ ~1. 5 *10^13HZ ]
  (2)γ射线:10^(-10 )m 10^25HZ 

  (十亿赫兹以下是电磁波)]
  (3)宇宙射线:
  它们在空间传播的情况取决于它们各自与空间传播介质共同作用的情况。至于这些空间介质可以统称为空间的各种场,也就是各种波粒子在各自传递空间所受到的各种力的综合影响因素。
  这就是说任何一种空间波,在空间传递的整个过程中始终受到介质——空间场的影响。而量子与场两者共同的特性决定了所传递波的特性。
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日期:2009-11-30 09:18:53

  那么这种介质——空间场究竟又是什么呢?它就是空间对波粒子各种作用力——引力、斥力、磁力等的综合。就拿我们通常讲的真空来说,也就是无大气存在的空间。但这空间却充满不断高速运动的各种粒子。与人在地球上,虽说还有南、北磁极及大气层的保护,但每个人的身体每秒钟还被100颗低能粒子穿越是一个道理,只是我们觉察不到而已。

  人类已知宇宙中尚有95%以上的物质是暗物质。除了遥不可测的天体外,这些空间粒子也属于暗物质之列,它们永远不断地在空间作着高速布朗运动,对周围施加着各自的作用力的影响。波在传递过程中不断受到暗物质和其它空间物体的作用,波传递过程中的介质就是这不计其数的各种作用力所形成的场。
  实际上波在液体中及固体中都是波量子在运动中各自受到液体中场或固体中场的作用下形成的。再回到“波粒二象性”的衍射实验上,在黑暗中可以观察到光子一个一个地流逝。光的衍射图像的发现是光的波动现象的有力证明,将光源换成其它粒子源例如电子,也得到了完全类似的条纹。可以用光为代表分析一下波动特征。
  在空间有一个光源发光,则光波将由光源为球心向四周均匀地以恒速——光速呈球面向外扩散辐射。如果光源源不断的话,一秒钟后光已充满半径为30万千米的球形空间;一年以后光照遍半径为1光年的球体空间,并且周边还正在继续以每秒30万千米的扩散速度辐射出去……。在整个球体内光的强度是与它距光源距离的半径的平方成反比例逐渐减弱。

  在没有人为控制方向的情况下,各光子从光源处随机的在整个球面沿某个半径的方向辐射出去。我们说的光辐射时的球面扩张,是指从光源开始,就源源不断发射出的无数光子的运动特征。而研究其中不论什么时候发射出来的任何一个光子,都只能得到一个点起始于光源的一条运动轨迹。它具有特定的频率、波长,恒以光速沿发射时随机得到的方向前进。并且只要途中没有与其它微粒相碰撞改变了运动轨迹,它就会永远依照自己与空间场特性共同形成的曲线轨迹前进。应该说从光源出来的光子群体中未被碰撞改变运动轨迹的光子是占绝大多数的。而这单个粒子的运动轨迹正是物理学中欲寻求并加以描述的。但:“不确定性原理”告诉我们目前人们尚无法描述它。我们现在仅仅能分析出它是单个粒子运动的一条线性轨迹。它的辐射方向,基本上是从波源为始点沿某一球半径向外前进。其实介质无论是真空还是气体、液体、固体,所有单个粒子形成的运动轨迹,在同一介质中全是以波源为中心,沿某一半径向外前进的线性曲线。

  并且只要该粒子所受到的向心引力对其运动轨迹的改变,还不至于达到其运动曲线的切线垂直于它与辐射源中心的连线时,它就可逐渐远离。否则只能绕该中心环行。向心引力更大时,会逐步落入中心。一旦引力大到连光子都能捕获,换句话说这地方的逃逸速度已超过光速时就是黑洞。
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日期:2009-12-01 10:06:23

  我们再来看看微粒经过狭缝的衍射条纹。记录条纹的底片也就类似于断层透视中,在光辐射球体上的一个截面。该平面垂直于以光源为中心的辐射半径。它上面记录了辐射出来的光子穿越该切面时留下的斑点的组合的痕迹,也就是各光子运动轨迹曲线与该平面交点的组合。底片上明暗相间的同心圆的条纹,说明由光源出发的光子的辐射轨迹在总体上满足统计规律。

  但是我们也必须注意到,这些条纹的形成是经过一定时间积累起来的。如果底片曝光时间大大增多就会得到一张全黑的底片,而将底片上前面所得到的条纹全部淹没了。
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