光范文10篇

文章摘要：對(duì)于光的本性的認(rèn)識(shí)，幾個(gè)世紀(jì)以來始終存在著激烈的爭(zhēng)論，光的波粒二象性是兩種學(xué)說相互妥協(xié)的結(jié)果。在解釋一些現(xiàn)象如干涉和衍射時(shí)，人們就用波動(dòng)說去解釋，而對(duì)另一些現(xiàn)象如光電效應(yīng)就用微粒說去說明。這種既是微粒又是波的存在在觀念上確實(shí)叫人們不容易接受，其原因是到現(xiàn)在為止還沒有一種理論能很好地把波動(dòng)和微粒統(tǒng)一在一個(gè)模式下。本文正是從這樣一種出發(fā)點(diǎn)來探討光的本性。

假設(shè)有一個(gè)光源S1，在S1前放置一塊屏幕，從S1發(fā)出的光（光子）會(huì)將整個(gè)屏幕均勻的照亮。我們知道，屏幕的亮度是與落在屏幕上面的光子數(shù)的多少有關(guān)的。嚴(yán)格地說，屏幕的亮度是以垂直于屏幕的光線與屏幕的交點(diǎn)為中心向四周逐漸變暗的。但這種變化決不是幾率問題。證明如下：把S1放在一個(gè)半徑為R1的球的中心，假設(shè)S1在單位時(shí)間里發(fā)射出N個(gè)光子，則單位球面積上所接受的光子數(shù)等于光子數(shù)N除以球的總面積4πR12，如果把球的半徑由R1變?yōu)镽2（R2＞R1），則在單位球面積上所接受的光子數(shù)就變?yōu)镹除以4πR22，由于R2大于R1，所以半徑為R1的球在單位球面積上接受的光子數(shù)大于R2球單位面積上的光子數(shù)。這就是為什么屏幕上的亮度是由明到暗逐漸變化的原因。當(dāng)屏幕距光源的距離很大且屏幕的面積又很小時(shí)，就可以近似的認(rèn)為屏幕上的光子是均勻分布的。

現(xiàn)在把另一個(gè)相干光源S2放在靠近S1的地方，情況有了變化。在垂直兩個(gè)光源的平面上出現(xiàn)了明暗相間的圓環(huán)，而在平行兩個(gè)光源的平面上，則出現(xiàn)了明暗相間的條紋見圖一，這就是人們所說的光的干涉條紋。因?yàn)楦缮娆F(xiàn)象是波動(dòng)的最主要特征，所以這也就成了光具有波動(dòng)性的最有力證據(jù)之一。我們知道機(jī)械波是振動(dòng)在媒質(zhì)中的傳播，當(dāng)有兩列相干波源存在時(shí)，媒質(zhì)中任意一點(diǎn)的振動(dòng)是兩列波各自到達(dá)這一點(diǎn)時(shí)波的疊加。當(dāng)?shù)竭_(dá)這一點(diǎn)的兩列波的相位相同時(shí)，則在這一點(diǎn)上的振幅最大，如果兩列波的相位相差1800時(shí)，則振動(dòng)的振幅相互抵消，這樣就形成了有規(guī)則的干涉條紋。經(jīng)典光學(xué)正是套用機(jī)械波的方法證明光的干涉條紋的，而傳播光的媒質(zhì)以太已被證明是根本不存在的，這樣用機(jī)械波的方法證明光的干涉條紋也就顯得比較牽強(qiáng)。量子力學(xué)在解釋干涉條紋時(shí)則采用的是幾率波的方法，認(rèn)為亮的地方是光子出現(xiàn)幾率多的地方，暗的地方則是光子出現(xiàn)幾率少的地方。問題是當(dāng)只有一個(gè)光源時(shí)，光子是均勻分布在屏幕上的，而當(dāng)存在另一個(gè)相干光源時(shí)，按照量子理論光子就會(huì)集中出現(xiàn)在一些地方而不去另一些地方，幾率的解釋是不能使人心悅誠服地接受的。愛因斯坦曾用上帝不擲骰子來表達(dá)他對(duì)用幾率描述單個(gè)粒子行為的厭惡。這就是目前對(duì)于光的干涉現(xiàn)象的兩種正統(tǒng)解釋方法。我們對(duì)于光本性的認(rèn)識(shí)是否還存在其它我們沒有考慮到的因素，是否還存在其它的證明方法來統(tǒng)一光的波粒二象性即用一種理論解釋來解釋波動(dòng)性和粒子性呢？

為了找到這種新的理論，在此我們不得不在現(xiàn)有光量子理論基礎(chǔ)上進(jìn)行一些必要的修正即單個(gè)光量子的能量是變化的，光子的能量和質(zhì)量是相互轉(zhuǎn)化的，轉(zhuǎn)化的頻率就是光的頻率。頻率快光子的能量大質(zhì)量小，相反，頻率慢則光子的能量小質(zhì)量大，這樣光子在空間所走的路程就形成了一條類波的軌跡。在論證光的干涉現(xiàn)象之前，我們先對(duì)光源進(jìn)行定義。單頻率點(diǎn)光源---頻率單一且所有光子在離開光源時(shí)的狀態(tài)（相位）都相同。單頻率點(diǎn)光源具有這樣兩個(gè)特點(diǎn)，其一在距光源某一點(diǎn)的空間位置上，光子的狀態(tài)不隨時(shí)間變化。其二光子的狀態(tài)隨距點(diǎn)光源的距離作周期變化。光的波長指的是光子在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)在空間運(yùn)行的距離。

我們?cè)趚軸上設(shè)置兩個(gè)點(diǎn)光源S1和S2，如圖一所示。令P為垂直平面上的一點(diǎn)，從P點(diǎn)到S1和S2的光程差PS1-PS2為波長的某個(gè)正數(shù)倍ml（m=±1，2，3，…）。從S1和S2出發(fā)的兩列光子，將同相地達(dá)到P點(diǎn)，狀態(tài)相同。再令Q為垂直平面上的另一點(diǎn)，從Q到S1和S2的光程差也為ml。過P和Q點(diǎn)做一條曲線，使得這曲線上所有過XO的垂直平面內(nèi)的點(diǎn)的軌跡都具有這樣的性質(zhì)，即這條曲線上任意一點(diǎn)到S1和S2的距離之差為常數(shù)，根據(jù)解析幾何我們知道，這曲線是一條雙曲線。如果我們?cè)O(shè)想這一雙曲線以直線XO為軸旋轉(zhuǎn)，則它將掃出一個(gè)曲面，叫做雙曲面。我們看到，在這曲面上的任意一點(diǎn)，來自S1和S2的光子始終都是同相位的（相位差保持不變），光子在曲面上的每一點(diǎn)的狀態(tài)是一定的，沿曲面上的點(diǎn)的狀態(tài)是周期變化的。由于光的波長很短，光子沿曲面的這種周期變化是不容易被觀測(cè)到。

同理，我們令T為垂直平面上的另一點(diǎn)（圖中未畫出），從T點(diǎn)到S1和S2的光程差TS1-TS2為波長的l/2×（2m+1）倍（m=±1，2，3，…）。從S1和S2出發(fā)的兩列光子，將以1800的相位差達(dá)到T點(diǎn)。再令V為垂直平面上的另一點(diǎn)（圖中未畫出），從V到S1和S2的光程差也為道長l/2×（2m+1）倍。過T和V做一條曲線使這曲線上任一點(diǎn)到兩定點(diǎn)S1和S2的距離之差為常數(shù)，這曲線也是一條雙曲線，以XO為軸旋轉(zhuǎn)同樣將掃出一雙曲面。所不同的是來自S1和S2的光子到達(dá)這曲面上的任意一點(diǎn)的相位差始終為1800，疊加后的最終狀態(tài)是一個(gè)恒定的值。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

1．知道什么是光的反射現(xiàn)象.

2．理解光的反射定律，能應(yīng)用反射定律解決一些簡單的問題.

3．知道鏡面反射和漫反射，并能用來解釋一些簡單現(xiàn)象.

能力目標(biāo)

摘要：塑料光纖POF之所以能傳光是因?yàn)楣饫w具有芯皮結(jié)構(gòu)，光在POF中傳輸是按全反射原理進(jìn)行的，光在SIPOF中的傳輸方式為全反射式鋸齒型，光在GIPOF中的傳輸方式為正弦曲線型；子午線就是光線的傳播路徑始終經(jīng)過光纖軸并在同一平面內(nèi)，選用子午線進(jìn)行了參數(shù)計(jì)算，這些參數(shù)計(jì)算包括最大入射角或發(fā)射光角度、數(shù)值孔徑、子午線在階躍型光纖中的幾何行程及反射次數(shù)；側(cè)面發(fā)光POF和熒光POF也是按全反射原理進(jìn)行傳光的，對(duì)于單芯側(cè)面發(fā)光POF多是由非固有損耗導(dǎo)致側(cè)面發(fā)光，而對(duì)于多芯側(cè)面發(fā)光POF則是由彎曲損耗產(chǎn)生側(cè)面發(fā)光的。熒光POF經(jīng)過特定波長光激發(fā)后發(fā)出特定波長的光，而且激發(fā)光不僅可從端面入射，而且可從側(cè)面入射。

關(guān)鍵詞：聚合物光纖，塑料光纖，POF,傳光,原理

1．前言

光纖自身不能發(fā)光，但光纖可以傳光，用于照明；光纖照明所選用的光纖，按照光纖材質(zhì)的不同，通常可分為石英光纖、多組分玻璃光纖和塑料光纖POF等，本文主要介紹POF的傳光原理，其它的光纖傳光原理同POF的傳光原理是一致的。

人們很早就觀察到光在透明柱體中通過多次全反射向前傳播的現(xiàn)象，他們就是古代的玻璃吹制藝人。而首次科學(xué)闡述這一現(xiàn)象的，卻是英國皇家學(xué)會(huì)的約翰·丁達(dá)爾向英國皇家學(xué)會(huì)演示了一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)，他當(dāng)時(shí)用一只盛滿水的器皿，讓水從器皿的側(cè)孔中流出，這時(shí)投射在水中的光也隨著水流傳導(dǎo)出來。

1880年，威廉·惠勒(WilliamWheeler)提出“管道照明”的設(shè)想，并獲得美國專利，這是有案可查的最早的“遙控照明”裝置，其基本原理是：用內(nèi)壁涂有反射層的管子把中心光源的光象自來水一樣引至若干個(gè)需要照明的地點(diǎn),這實(shí)際上是光纖用于照明的雛形，光纖照明系統(tǒng)簡單地就可以看作是和上述的“管道系統(tǒng)”相類似的一個(gè)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，所傳輸?shù)慕橘|(zhì)是光，而用以傳輸光的“管道”就是光纖，光纖可以把光線從光源處傳輸至需要照明的特定區(qū)域。1954年，《自然》雜志發(fā)表了Hopkin''''s和Kapany成功地用一束10,000到20,000的纖維來傳輸圖像的文章,VanHeel發(fā)現(xiàn)低折射率光纖包層的作用，纖維的圖像傳輸?shù)某晒?shí)現(xiàn)和光纖包層的提出這兩個(gè)進(jìn)步標(biāo)志著光導(dǎo)纖維作為一個(gè)新興學(xué)科的誕生,1966年,英國標(biāo)準(zhǔn)電信研究所英籍華裔科學(xué)家高錕(K.C.Kao)博士和G.A.Hockham在詳細(xì)研究了玻璃的傳輸損耗后,撰寫的文章《用于光頻的介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》發(fā)表在倫敦電氣工程師協(xié)會(huì)（IEE）會(huì)刊上，他們從理論上指出:如果減少或消除光導(dǎo)纖維中的有害雜質(zhì)如過渡金屬離子，可大大降低光纖傳輸損耗,提高光纖的傳光能力，從而推動(dòng)了光纖制造工藝的研究。美國杜邦DuPont公司亦在這一年向市場(chǎng)推出了世界上第一根POF[1]，POF就是光纖的一種,而光纖用于光纖照明的基本原理是利用光線在不同折射率介質(zhì)的界面發(fā)生全反射，實(shí)現(xiàn)光在光纖中的高效傳輸以及光纖與光源的充分耦合，并通過與各種光學(xué)元件的組合，達(dá)到需要的照明效果，為了解光在光纖中的傳輸方式,現(xiàn)介紹子午光線在POF中的傳輸特性。

一、搞好燈具配置必須了解燈具性能

在這里首先簡單的介紹一些燈具的性能，以供燈具配置時(shí)選擇。

1.聚光燈——在舞臺(tái)上用的聚光燈是指燈前面使用平凸聚光鏡而言的，這種燈具可以調(diào)節(jié)光斑大小，出來的樂束比較集中，旁邊漫射的光線比較小，功率有0.5W至5KW多種，焦距有長、中、短之分，視射距的遠(yuǎn)近按需要來加以選用。

2.羅紋燈——也稱柔光燈，但在電視界則稱此種燈為聚光燈。在舞臺(tái)上為了區(qū)別上述的平凸聚光燈光線太強(qiáng)而使光線柔和些，它的特點(diǎn)是漫射區(qū)域大，不似聚樂燈有明顯光斑，但射距較近，功率有1KW、2KW等多種。

3.回光燈——此種燈前面無鏡片，用痛癢2KW的燈泡，其亮度較聚光燈要亮，故在舞臺(tái)需要強(qiáng)烈光源和亮度時(shí)使用。它光束強(qiáng)烈，調(diào)光時(shí)要注意其聚焦點(diǎn)，不宜將聚焦點(diǎn)調(diào)在色紙上或幕布上，因?yàn)檫@樣容易引起這些東西燃燒。另外這種燈調(diào)光時(shí)中心常出現(xiàn)黑心，為了避免黑心，在燈前端中心應(yīng)加一環(huán)狀擋板，以克服這種不足。現(xiàn)在新出一種在反光碗上鍍膜使線外線向后透射的回光燈，能減低燈前面的溫度，稱為冷光超級(jí)聚光燈，使用效果很好。

4.成像燈——或稱成型燈、橢圓聚光燈。其光束角有多種，可以根據(jù)需要選擇應(yīng)用，主要特性是如幻燈似的能將光斑切割成方、菱形、三角形等各種形狀，或投射出所需各種圖案花紋，功率有1KW、2KW等多種，可選擇配置。

(一)教材：物理通報(bào)編九年義務(wù)教育初中物理試驗(yàn)本第一冊(cè)

(二)教學(xué)目的：

(1)使學(xué)生認(rèn)識(shí)折射現(xiàn)象，掌握折射規(guī)律.

(2)使學(xué)生能作簡單的折射光路圖.

應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)：①能說明什么是折射現(xiàn)象;②掌握折射時(shí)的規(guī)律;③能作出簡單的折射光路圖;④知道光發(fā)生折射的條件(斜射入兩種媒質(zhì)的界面上，從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)).

(三)課型：規(guī)律課.

光皮樹（CornusWilsonianawanaer）又稱花皮樹、馬光林、枸骨木、樹籽樹等，是我市常見的鄉(xiāng)土樹種和木本食用油料植物之一，也是我市目前現(xiàn)有的極具潛力的燃料油植物。大力發(fā)展光皮樹，對(duì)于未來燃料油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有不可替代的作用。

1發(fā)展光皮樹的價(jià)值和意義

光皮樹是我市優(yōu)良的鄉(xiāng)土樹種。其枝葉茂密、樹皮光滑美觀、樹姿優(yōu)美、樹冠舒展，是植樹造林和新農(nóng)村建設(shè)的優(yōu)良品種，可用作庭蔭樹，行道樹，且孤植或叢植也能自然成景。同時(shí)光皮樹具有喜鈣耐堿、耐干旱瘠薄、萌芽力強(qiáng)等適生特性，可成為造林綠化難度大的石灰?guī)r山地造林綠化理想新樹種[1]。光皮樹也是重要的生物質(zhì)資源。利用果實(shí)作為原料冷榨或浸提制取料油，成本低廉，得油率高。干全果含油率33%～36%，油脂主要含C16和C18脂肪酸，其中亞油酸含量近50%，亞油酸有顯著降低低膽固醇，防治血管硬化和預(yù)防冠心病的作用[2]。同時(shí)原料油也可用于生物柴油生產(chǎn)，所生產(chǎn)的生物柴油理化性質(zhì)優(yōu)，是一種安全、潔凈的生物質(zhì)燃料油。它與傳統(tǒng)的柴油相比，具有潤滑性能好，儲(chǔ)仔、運(yùn)輸、使用安全、抗暴性好、燃燒充分等優(yōu)良性能。經(jīng)華中理工大學(xué)的測(cè)試結(jié)果證明能100%替代0#石油柴油，能滿足柴油發(fā)動(dòng)機(jī)力需要而且不影響其動(dòng)力性；能減少柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染，可滿足嚴(yán)格的歐洲3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。光皮樹作為重要的生物柴油原料，近年來得到國家重視，光皮樹已成為“十一五”國家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目“農(nóng)林生物質(zhì)工程”中篩選的重要樹種之一，其應(yīng)用前景廣闊。

發(fā)展光皮樹，也有利于我市生態(tài)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)。生物柴油生產(chǎn)使用的光皮樹植物還可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物固化在土壤中，因此，可以減少溫室氣體排放。在適宜的地區(qū)種植光皮樹，可保護(hù)生態(tài)，減少水土流失。有利于將沙化地、提水灌溉地、坡地、低產(chǎn)農(nóng)田、宜林山地等建成可再生的綠色能源寶庫，在收獲永不枯蝎的能源資源的同時(shí)保持水土、調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣、綠化家園、保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)林農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化。另外，在光皮樹種子榨出生物柴油基礎(chǔ)的同時(shí)，還能得到油餅作為生物肥料或飼料，幫助農(nóng)民發(fā)展畜牧水產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)農(nóng)林牧副全面發(fā)展。有利于就地產(chǎn)銷生物柴油，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村能源自給；有利于生物柴油產(chǎn)業(yè)化，提供更多就業(yè)崗位，增加農(nóng)民收入，促進(jìn)農(nóng)村和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推進(jìn)小康進(jìn)程。同時(shí)，在我市發(fā)展光皮樹產(chǎn)業(yè)，可以顯著提高農(nóng)林生物質(zhì)資源綜合利用水平，改善生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，有利于發(fā)展和建立農(nóng)林生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)化示范工程，為規(guī)模化生產(chǎn)生物質(zhì)資源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整夯實(shí)基礎(chǔ)。

2贛南光皮樹資源的現(xiàn)狀和基礎(chǔ)

光皮樹原分布于長江流域至西南各地的石灰?guī)r區(qū)，黃河及以南流域也有分布。據(jù)了解，我市于都、瑞金等部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)有著悠久的栽培歷史，特別是70年代光皮樹在我市不少縣曾有過大量發(fā)展的過程，其主要目的在于解決或緩解人們食用油問題。當(dāng)時(shí)，光皮樹種實(shí)壓榨油曾是我市部分區(qū)域作為當(dāng)?shù)厝罕姷闹饕秤糜椭唬a(chǎn)區(qū)市場(chǎng)有售，自產(chǎn)自銷，國家收購不多。目前，贛南現(xiàn)存光皮樹資源豐富，其中集中分布于于都縣的寬田等地，其它地區(qū)多為零星分布。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅于都縣寬田鄉(xiāng)光皮樹就有近40000株，其中盛果期光皮樹有21600株，常年產(chǎn)鮮果16萬公斤。光皮樹主要分布在農(nóng)田、河堤、房屋等四旁地帶和石灰?guī)r質(zhì)山地，生長良好。由于我市是全省光皮樹資源分布最多的地區(qū)域，蘊(yùn)藏著巨大的資源優(yōu)勢(shì)，早在1981年江西省電視臺(tái)就專程到寬田鄉(xiāng)攝制科教片，以此宣傳和發(fā)展光皮樹。1970年以來，湖南、福建、廣東、廣西和浙江等省，曾先后多次來我市于都等地考察和引種栽培，為我國南方發(fā)展光皮樹作出了重大貢獻(xiàn)。

一、學(xué)情分析

光的反射學(xué)生有一定的生活經(jīng)驗(yàn)，在小學(xué)科學(xué)中已經(jīng)有一定的認(rèn)識(shí)，本節(jié)內(nèi)容的難點(diǎn)是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中總結(jié)出反射定律，以及應(yīng)用光的反射定律來解釋、解決一些實(shí)際問題，作光路圖的能力要求是比較高的。反射定律是光學(xué)中的重要定律，是理解平面鏡、球面鏡作用的基礎(chǔ)，也是本章的重點(diǎn)知識(shí)。

二、教學(xué)目標(biāo)

1．知識(shí)與技能：會(huì)描述光的反射現(xiàn)象，能說出反射現(xiàn)象中的各個(gè)名稱：反射面、入射光線、入射點(diǎn)、法線、反射光線、入射角、反射角。能說出光的反射定律的內(nèi)容、會(huì)區(qū)別漫反射、鏡面反射。確認(rèn)鏡面反射和漫反射都遵從光的反射定律，知道光路是可逆的。

2．過程與方法：通過實(shí)驗(yàn)確信反射光的方向取決于入射光線的方向和反射面的位置。改變?nèi)肷涔獾姆较蚝头瓷涿娴奈恢茫苡霉獾姆瓷涠煞治鼋Y(jié)果。根據(jù)入射光線（或反射光線）和反射面的位置，作出反射光線（或入射光線）。

3．情感、態(tài)度、價(jià)值觀：能用光的反射現(xiàn)象說明自然界的一些光現(xiàn)象。觀察身邊的事物如玻璃幕墻產(chǎn)生的光污染使科學(xué)與實(shí)際相聯(lián)系；介紹我國古代光學(xué)的研究成就，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和民族自豪感。

(一)教材：物理通報(bào)編九年義務(wù)教育初中物理試驗(yàn)本第一冊(cè)

(二)教學(xué)目的：

(1)使學(xué)生認(rèn)識(shí)折射現(xiàn)象，掌握折射規(guī)律.

(2)使學(xué)生能作簡單的折射光路圖.

應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)：①能說明什么是折射現(xiàn)象;②掌握折射時(shí)的規(guī)律;③能作出簡單的折射光路圖;④知道光發(fā)生折射的條件(斜射入兩種媒質(zhì)的界面上，從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)).

(三)課型：規(guī)律課.

知識(shí)目標(biāo)

（1）知道什么是光的折射現(xiàn)象，知道折射中的入射點(diǎn)、入射光線、折射光線、法線、入射角和折射角．

（2）能敘述光的折射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

（3）知道光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的．

（4）已知入射光線，能根據(jù)光的折射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)論畫出折射光線的大致方向．

（5）能舉出光的折射現(xiàn)象在生活中的實(shí)例．

文章摘要：對(duì)于光的本性的認(rèn)識(shí)，幾個(gè)世紀(jì)以來始終存在著激烈的爭(zhēng)論，光的波粒二象性是兩種學(xué)說相互妥協(xié)的結(jié)果。在解釋一些現(xiàn)象如干涉和衍射時(shí)，人們就用波動(dòng)說去解釋，而對(duì)另一些現(xiàn)象如光電效應(yīng)就用微粒說去說明。這種既是微粒又是波的存在在觀念上確實(shí)叫人們不容易接受，其原因是到現(xiàn)在為止還沒有一種理論能很好地把波動(dòng)和微粒統(tǒng)一在一個(gè)模式下。本文正是從這樣一種出發(fā)點(diǎn)來探討光的本性。

假設(shè)有一個(gè)光源S1，在S1前放置一塊屏幕，從S1發(fā)出的光（光子）會(huì)將整個(gè)屏幕均勻的照亮。我們知道，屏幕的亮度是與落在屏幕上面的光子數(shù)的多少有關(guān)的。嚴(yán)格地說，屏幕的亮度是以垂直于屏幕的光線與屏幕的交點(diǎn)為中心向四周逐漸變暗的。但這種變化決不是幾率問題。證明如下：把S1放在一個(gè)半徑為R1的球的中心，假設(shè)S1在單位時(shí)間里發(fā)射出N個(gè)光子，則單位球面積上所接受的光子數(shù)等于光子數(shù)N除以球的總面積4πR12，如果把球的半徑由R1變?yōu)镽2（R2＞R1），則在單位球面積上所接受的光子數(shù)就變?yōu)镹除以4πR22，由于R2大于R1，所以半徑為R1的球在單位球面積上接受的光子數(shù)大于R2球單位面積上的光子數(shù)。這就是為什么屏幕上的亮度是由明到暗逐漸變化的原因。當(dāng)屏幕距光源的距離很大且屏幕的面積又很小時(shí)，就可以近似的認(rèn)為屏幕上的光子是均勻分布的。

現(xiàn)在把另一個(gè)相干光源S2放在靠近S1的地方，情況有了變化。在垂直兩個(gè)光源的平面上出現(xiàn)了明暗相間的圓環(huán)，而在平行兩個(gè)光源的平面上，則出現(xiàn)了明暗相間的條紋見圖一，這就是人們所說的光的干涉條紋。因?yàn)楦缮娆F(xiàn)象是波動(dòng)的最主要特征，所以這也就成了光具有波動(dòng)性的最有力證據(jù)之一。我們知道機(jī)械波是振動(dòng)在媒質(zhì)中的傳播，當(dāng)有兩列相干波源存在時(shí)，媒質(zhì)中任意一點(diǎn)的振動(dòng)是兩列波各自到達(dá)這一點(diǎn)時(shí)波的疊加。當(dāng)?shù)竭_(dá)這一點(diǎn)的兩列波的相位相同時(shí)，則在這一點(diǎn)上的振幅最大，如果兩列波的相位相差1800時(shí)，則振動(dòng)的振幅相互抵消，這樣就形成了有規(guī)則的干涉條紋。經(jīng)典光學(xué)正是套用機(jī)械波的方法證明光的干涉條紋的，而傳播光的媒質(zhì)以太已被證明是根本不存在的，這樣用機(jī)械波的方法證明光的干涉條紋也就顯得比較牽強(qiáng)。量子力學(xué)在解釋干涉條紋時(shí)則采用的是幾率波的方法，認(rèn)為亮的地方是光子出現(xiàn)幾率多的地方，暗的地方則是光子出現(xiàn)幾率少的地方。問題是當(dāng)只有一個(gè)光源時(shí)，光子是均勻分布在屏幕上的，而當(dāng)存在另一個(gè)相干光源時(shí)，按照量子理論光子就會(huì)集中出現(xiàn)在一些地方而不去另一些地方，幾率的解釋是不能使人心悅誠服地接受的。愛因斯坦曾用上帝不擲骰子來表達(dá)他對(duì)用幾率描述單個(gè)粒子行為的厭惡。這就是目前對(duì)于光的干涉現(xiàn)象的兩種正統(tǒng)解釋方法。我們對(duì)于光本性的認(rèn)識(shí)是否還存在其它我們沒有考慮到的因素，是否還存在其它的證明方法來統(tǒng)一光的波粒二象性即用一種理論解釋來解釋波動(dòng)性和粒子性呢？

為了找到這種新的理論，在此我們不得不在現(xiàn)有光量子理論基礎(chǔ)上進(jìn)行一些必要的修正即單個(gè)光量子的能量是變化的，光子的能量和質(zhì)量是相互轉(zhuǎn)化的，轉(zhuǎn)化的頻率就是光的頻率。頻率快光子的能量大質(zhì)量小，相反，頻率慢則光子的能量小質(zhì)量大，這樣光子在空間所走的路程就形成了一條類波的軌跡。在論證光的干涉現(xiàn)象之前，我們先對(duì)光源進(jìn)行定義。單頻率點(diǎn)光源---頻率單一且所有光子在離開光源時(shí)的狀態(tài)（相位）都相同。單頻率點(diǎn)光源具有這樣兩個(gè)特點(diǎn)，其一在距光源某一點(diǎn)的空間位置上，光子的狀態(tài)不隨時(shí)間變化。其二光子的狀態(tài)隨距點(diǎn)光源的距離作周期變化。光的波長指的是光子在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)在空間運(yùn)行的距離。

我們?cè)趚軸上設(shè)置兩個(gè)點(diǎn)光源S1和S2，如圖一所示。令P為垂直平面上的一點(diǎn)，從P點(diǎn)到S1和S2的光程差PS1-PS2為波長的某個(gè)正數(shù)倍ml（m=±1，2，3，…）。從S1和S2出發(fā)的兩列光子，將同相地達(dá)到P點(diǎn)，狀態(tài)相同。再令Q為垂直平面上的另一點(diǎn)，從Q到S1和S2的光程差也為ml。過P和Q點(diǎn)做一條曲線，使得這曲線上所有過XO的垂直平面內(nèi)的點(diǎn)的軌跡都具有這樣的性質(zhì)，即這條曲線上任意一點(diǎn)到S1和S2的距離之差為常數(shù)，根據(jù)解析幾何我們知道，這曲線是一條雙曲線。如果我們?cè)O(shè)想這一雙曲線以直線XO為軸旋轉(zhuǎn)，則它將掃出一個(gè)曲面，叫做雙曲面。我們看到，在這曲面上的任意一點(diǎn)，來自S1和S2的光子始終都是同相位的（相位差保持不變），光子在曲面上的每一點(diǎn)的狀態(tài)是一定的，沿曲面上的點(diǎn)的狀態(tài)是周期變化的。由于光的波長很短，光子沿曲面的這種周期變化是不容易被觀測(cè)到。同理，我們令T為垂直平面上的另一點(diǎn)（圖中未畫出），從T點(diǎn)到S1和S2的光程差TS1-TS2為波長的l/2×（2m+1）倍（m=±1，2，3，…）。從S1和S2出發(fā)的兩列光子，將以1800的相位差達(dá)到T點(diǎn)。再令V為垂直平面上的另一點(diǎn)（圖中未畫出），從V到S1和S2的光程差也為道長l/2×（2m+1）倍。過T和V做一條曲線使這曲線上任一點(diǎn)到兩定點(diǎn)S1和S2的距離之差為常數(shù)，這曲線也是一條雙曲線，以XO為軸旋轉(zhuǎn)同樣將掃出一雙曲面。所不同的是來自S1和S2的光子到達(dá)這曲面上的任意一點(diǎn)的相位差始終為1800，疊加后的最終狀態(tài)是一個(gè)恒定的值。

圖一是在S1到S2的距離為3l，P點(diǎn)的光程差為PS1-PS2=2l（m=2）這一簡單情況下畫出的。m=1的那條雙曲線是垂直平面內(nèi)光程差為l的那些點(diǎn)的軌跡。光程差為零（m=0）的各點(diǎn)的軌跡是過S1S2中點(diǎn)的一條直線。由它繞XO旋轉(zhuǎn)而成的將是一個(gè)平面。圖中還畫出m=-1和m=-2的雙曲線。在這種情況下，這五條曲線繞XO旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生五個(gè)曲面，這五個(gè)曲面將S1和S2兩光源所形成的能量場(chǎng)分成了6個(gè)左右對(duì)稱的無限延伸的能量空間。屏幕上亮線將出現(xiàn)在屏幕與諸雙曲面相交的那些曲線的任何所在位置上。如果兩點(diǎn)光源間的距離是許多個(gè)波長，則將存在許多曲面，在這些曲面上各光子相互加強(qiáng)。因而在平行于兩光源連線的屏幕上，將形成許多明暗相間的雙曲線（幾乎是直線）干涉條紋。而在垂直于兩光源連線的屏幕上將形成許多明暗相間的圓形干涉條紋。兩條相鄰的明條紋之間的關(guān)系是光程差相差一個(gè)l，暗條紋與相鄰明條紋之間相差l/2。干涉條紋從明到暗再到明之間的相位變化是從同相到相差1800相位再到同相。