系统论之八:人类对光的认知和建立光电、光速理论体系的发展

郗虑说小说 2024-04-28 00:20:12

一、人类对光的初期认识以及神话描述

自从人类拥有了对大自然的认知意识后,这些初期认识可能都来源或建立在于对太阳光认知上的。

“太阳出来了,天亮了,”这个感官认知表达,往往是通过白天与黑夜交替中,太阳起决定性作用获得的。由此产生了一系列建立在太阳神的神话传说,而许多宗教信仰往往也是这样,把太阳尊称为缔造者和守护神,而光明和温暖的直观感受,也是来自于对太阳光的直观感受建立的认识。人类这种最原始的意识,一直推动着人类文明发展,和科学理论的建立。这种最原始的认知也推动着人类对大自然进行本源性的科学探索,由此推动着人类科技文明向前发展。而对光的本源性探索也是这样。

二、光的初期探源,粒子说与波动说的理论形成和争论

当勒内.笛卡尔(1596——1650)在其著作《方法论》中提出光是类似于微粒的物质,和光是类似于以“以太”为媒质的压力时,这位以著名的法国人显然是第一个对光进行本源性探究,并建立认知理论的哲学家、数学家和物理学家。

1655年,意大利波伦亚大学数学教授格里马第在观测中首先发现了光的衍射现象,据此推想光可能是与水波一样的流体,并以这个推想提出了“光的衍射”概念,成为光波动说的初期建立者。

1663年,英国科学家波义耳通过观察肥皂泡和玻璃球中的彩色条纹,提出了物体的颜色不是物体本身的性质,而是光照射在物体上产生的效果。波义耳记录了自己的观测并率先提出这个认识。在这个观察的基础上,英国物理学家通过对肥皂泡膜颜色的观察,提出了光是以太的一种纵向波,并认为光的颜色是由其频率决定的。

1672年,牛顿用棱镜作实验发现了对面墙壁映出的彩色光谱,通过这一发现,在其论文《关于光和色的新理论》中提出了光在复合和分解中,就像不同颜色的微粒混合又被分开一样。自此以后,光波动说与粒子说形成了两大学派。

1666年,荷兰天文学家、物理学家克里斯蒂安.惠更斯(1629——1695)重复了牛顿的光学实验,并对牛顿实验和格里马实验进行了对比研究,提出了波动说比较完整的理论,同时证明了光的折射定率和反射定律。

三、对光的认识,到研发实验光学仪器,形成对光的深化研究

1800年,英国物理学家托马斯.杨在其论文《关于光与声的实验和问题》中,把光和声进行类比并通过研究指出,光是以横波形式传播的。1801年,托马斯杨进行了著名的杨氏双缝干涉实验,首次提出了光的干涉理论和和光波干涉定律。

1808年,法国物理学家马吕斯(1775——1812)发现光的偏振现象,由此确定了偏振光强度:马吕斯定律1811年,与J毕奧分别独立发现折射光的偏振,提出了确定晶体光的方法,并研发出一系列偏振仪器。

1815年,法国物理学家奥古斯汀.让.菲涅尔(1788——1827)在其《光的衍射》论文中提出了衍射理论和其实验依据,1816年通过论文提出了反射光栅和半波带法。到1818年4月,菲涅尔通过参加巴黎科学院举办的1819年数理科学选奖项目的论文,用严格的数学证明了惠更斯原理,由此发展为惠更斯—菲涅尔原理。1821年到1823年,菲涅尔与阿拉果合作,发现了偏振光的干涉现象,同时发现了光的圆振和椭圆偏振现象,并用波动说解释了光的偏振面的旋转,由此论证了光的横波性。

菲涅尔还用光的横波性和弹性理论导出了反射光和折射光的著名公式:菲涅尔公式,由此解释了法国物理学家马吕斯(1775——1812)在1808年所发现的光在反射时的偏振现象和双折射现象,为晶体光学发展奠定了理论基础。在此期间到此后,由菲涅尔理论研发出了许多光学观测仪器,菲涅尔螺纹透镜也是其伟大的发明。1827年7月14日,菲涅尔因肺病去世,菲涅尔在其39岁短暂一生中,为光学理论的确立建立和完善了完整的光衍射理论,并通过实验发明了多种光学研究实验仪器。由于他在光学领域的伟大成就,被誉为物理光学的缔造者。

曾与菲涅尔合作过的阿拉果(1786——1853)是法国物理学家,1820年后,转向电磁研究,以研究旋转铜盘对磁针的效应获得1825年科普利奖。

1866年,德国物理学家光学家奥斯特.卡尔.阿贝(1840——1905)与蔡司合作研发光学仪器中,以显微镜为中心,做出了两项重要贡献,一是几何光学的正弦条件,确立了可见光波段显微镜分辨率极限;二是波动光学中两步成像理论——阿贝成像理论。1906年,A.B.博德通过实验证明了阿贝的两个光学成像理论,完成了此后以激光为实验条件的光学变换基本理论之一。

1867年阿贝研制出测焦仪,1869年研制出阿贝折射计和分光仪器。1870年研制出孔径计。1879年与O.肖托合作,研制出复合消色差镜头。在此期间,还改造了不少天文观测仪器。

1882年,德国天文学家夫琅和费首次用光栅研究光的衍射现象。在夫琅和费之后,德国物理学家施维尔德根据新的光波学说,对光通过光栅形成的衍射现象进行了成功的解释。

四、电磁波理论的提出,与光电效应,发展到波粒二象性理论的确立

1865年,詹姆斯.麦克斯韦提出电磁波理论。

1887年,德国科学家海因里希.赫兹发现光电效应,并证明了1865年麦克斯韦提出的电磁波理论。光的粒子性也通过赫兹的实验再一次得到证明。

自此以后,形成了系统的光学理论体系和电磁波理论体系。

十九世纪末到二十世纪初,以普朗克、爱因斯坦为代表的科学家提出了光量子学说。

1906年,爱因斯坦在其《关于光的产生和转化的一个推测性观点》论文中对于时间的平均值光表现为波动性;对于时间瞬间值,光表现为粒子性。由此解释了光的微观客体波动性和粒子统一,即波粒二象性。

1921年,康普顿在实验中证明了X射线的粒子性。1927年,杰黙尔后来的乔治汤姆森在实验中证明了电束具有波的性质。同时人们也通过不同方法,证明了氦原子射线、氢原子和氢分子的射线具有波的性质。

五、光速的验证与确立,以及对电磁学理论的建立,对光的深化认识

1607年,研制出伽利略望远镜的伽利略,提出了用直观的观测方法测定光速。

1670年,丹麦天文学家奥劳斯.罗默(1644——1710)利用木星的星蚀时间变化证实光是以有限速度传播的。

1728年,詹姆斯布雷德里通过观测仍为,若光速是有限的,则因为地球的轨道速度地球,会使抵达地球的星光有一个微小的角度偏差,由此提出光行差效应,它的大小只有1/200度。布雷德里通过观察计算,计算出光速为298000千米/秒。光行差在19世纪被充分研究应用,俄国天文学家瓦西里.雅科夫列维奇.斯特鲁维(1793——1864)对光行差效应进行了卓有成效的研究。

1849年,法国物理学家A.H.L.菲力古用旋转齿轮法首次在地面进行了光速测量。

经过历代科学家的努力,直到1972年,美国的K.M.埃文森等科学家直接测量激光频率和真空波长,按公式算得,C=299792458±1.2米/秒,1975年15届国际计量大会确认上述光速作为国际标准推荐使用。

1983年,17届国际计量大会通过米的新定义。在这个定义中的光速C=299792458米/秒为规定值,而长度单位由这个规定定义。即光在真空中的速度成为定义值。由此取代了保存在巴黎的的铂铱合金制成的米原器,被选择为定义米的标准。

从人类对光的初期认识,一路走来,形成了系统的光学理论体系和电磁学理论体系,在对光的认识中,进一步扩展和深化,由此发展到对电磁波的认识。

电磁波不依靠介质传播,在真空中传播速度等同于光速,频率是电磁波的主要特性,按频率顺序排列,就是电磁波谱。电磁辐射由低频到高频,主要分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。人眼可以见到的电磁波称为可见光,波长为38~780nm。

电磁辐射量与温度有关,通常高于绝对零度的物质式粒子都有电磁辐射,温度越高辐射越大,但大多数都不能被肉眼观察到。

电磁波伴随的电场方向、磁场方向、传播方向三者互相垂直,因此电磁波是横波。



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评论列表

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9
2025-01-11 10:10

真理从来都是简单的,不证自明的。所有物质100%由带电质量体/粒子构成,电子质子结合成中子,正负光子结合成中微子。………不显电性的中子,中微子,穿透材料/等离子体/微观电磁结构的能力强大,中微子极其微小,必然是穿透物质材料的冠军———惯性运动天才。电子质子光子都带电,穿透力当然不行。———物体材料边缘亚原子尺度正负电场密集分布,带电光子电子受引力斥力作用,分裂成双缝干涉条纹,边缘衍射条纹,奇怪吗???

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8
2025-01-11 10:10

❌质能方程是一个鬼把戏!!!———能量的具体内涵是动能和势能,是物理公理规定的物理概念。物质质量是其不变的内在本质,能量(动能和势能)都是物质相互作用和相对运动变化的度量(质量不变),是变化现象。能量不是物质的本质,咋能与孤立质量等效???场无质量居然有能量?………数学(包括逻辑)都是基于物理公理的演绎,超越物理公理的数学能量理解当然是虚幻(1+1=2是自然哲学/物理公理,牛顿定义自然哲学公理作为数学原理)。………🍎🍎物质的本质是带电质量体,物质不灭,电荷守恒,电磁力与万有引力统一于物质的不变本质。能量,力,场,波等宇宙一切自然现象,都是物质/粒子相互作用相对运动的变化现象,没必要搞虚幻,搞虚幻是祸害。号称物质是波/波是物质/物质是能量,都是搞骗。质能等效是脱离基本公理的数学虚幻,欺师灭祖&蔑视自然,祸害基本概念和认知方法。———有人知道悖论斯坦的狗屁能量内涵是啥吗???狗屎核弹方程是如何应用的???………有趣的是木星象太阳一样自发光,它们的大气也相似。木星是裂变发光还是聚变发光??木星大气中的氦和氢有没有可能是裂变反应释放的???

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7
2025-03-29 09:19

电磁波理论是数学当物理,且隐藏了电磁以太假说,是不靠谱的经验公式。搞出两朵乌云,不能解释光电效应,都是对电磁理论的有效证伪,必须抛弃它(任何理论都是预测未来的全称命题,一个反例就足够证伪了)。依靠电磁理论,紫外灾难和其它更多荒唐结果,都是必然。………黑体辐射是轨道光粒子受激释放/激光,各个原子光谱线与各自“温度”对应,黑体辐射曲线峰值对应原子数量最多,紫外谱段原子数量很少,不奇怪。悖论斯坦不能拯救电磁以太,也不接受有效证伪,瞎搞成荒唐无源场,粒子搞成虚幻量子鬼,搞成波穿越真空,搞成波直线传播,搞成物质是运动(波),搞成运动是物质,,,只能有更多笑话。

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6
2025-01-11 10:10

光是电磁粒子(类同电子不是虚粒子),是最小的物质体,本质是带电质量体。——普朗克公式!!!用数学经验公式解释当物理,和解释光电效应一样,是个可以理解的笑话。认知自然/想知道能不能趟过一条河?只能依靠观测归纳。解释理解只是辩证法,解释/诠释无穷多,讨论有益,当成真理是骗。苏格拉底说,万变中寻求不变的真理,真理是唯一的,因果关系无穷多。

Ydccaep

Ydccaep

5
2024-04-28 09:44

观测归纳是经典物理,不确定/概率/不知道/假说/的东西也成了物理???用数学与创造假说当物理研究未知的大笑话。撒网捕鱼只能是概率,鱼摊买鱼是计算(物理公理已知)。观测树上苹果数量是确定的,猜测树上苹果数量当然不确定。不确定是观测属性,不是运动属性。哪里会有荒唐的测不准原理???鬼扯的光速不变,具有无穷的运动精度!胡编的测不准原理,居然与光速不变是同伙!!!创造假说宏观微观不同?相对速度哪有谁高谁低?笑死人。精度高低不可能是真理,也不能否定真理。自然的有无才是真。骗子当然能猜中骰子,号称证明公理公设必然是骗!

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5
2025-01-11 10:09

⭕️粒子对撞机能创造新物质吗?不!!只能产生一些破碎(质量亏损)。核能化石能太阳能都是释放光(电磁粒子/不是虚粒子),能源之源在于光 photon energy and photon behavior discussions,物质包括光子本质是带电质量体都服从牛顿力学。正负光子(中微子)是电子质子撞击的破碎,强大电斥力(大于10^36倍引力)发射碎块到达零电势区速度就是真空光速。原子内遍布真空,极小光子惯性飞行,有引力场轨道运动与逃逸折射或撞击,有斥力场散射反射等。光子由静电势能获得高速,电子质子当然不行,原子惯性飞行穿透材料条件也差太多。中子大冲量撞击原子核是产生光子动能(核能)的关键途径,电子撞核/质子撞轨道电子,冲量都太小。……加速器驱动的次临界核能可获得无穷能源,且不受现有裂变材料的局限。⭕️热量温度是光子辐射(热质说),高温体辐射更多光子吸收低温体辐射的更少光子,温度传递只能由高温体到低温体(熵增是数学,原子获得光子动能相对运动带来生命生机不是绝望)。高温体辐射更多动能光子,当然微观运动更剧烈(热动说)。无光子辐射是绝对零度,宇宙背景辐射超过且接近绝对零度,获得绝对零度极难。

ab3721a

ab3721a

4
2025-03-29 17:32

天地人都是不均匀变化的电磁场,人之间有引力和斥力,二都相互依存和转换。天、地、物都是如此。 作用(付出、因)与反作用(回报、果),做好(强)自己。物理说实验、文献报告, 天地人都是变化不均匀的电磁场,只是大小而异。 万有力与电磁力的统一是:物体(粒子、星球)之间不但有引力还有斥力,二者相互依存、相互转换,都是电磁力,质量也跟随变化。中子、原子是带电的,物体是带电的。物体内外都有变化的电参数,还有变化的机械参数。能解释太多的现象,包括人类社会现象。宇宙、地球、动植物是个大化工厂。 黑洞是一台非常大的水泵(风机) 真空有电流 时间是事物变化过程! 光内外同样有引斥力及转作用 有作用力就有反作用力,是基本平衡的,多善出少入积德。宇宙有平衡法则 从黑洞到量子,再到人都会纠缠,光子内外也有引斥力。

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3
2025-01-11 10:10

量子纠缠笑话——宇宙浩瀚。。。物质本质是带电质量体,普遍有力的相互作用和相对运动,是永远不变的。⭕️邪门纠缠比找六亲不认邪门女朋友邪太多了!!!!❌独此一女六亲不认???独此一男六亲不认???必须纠缠必然纠缠???❌如何找到独此一女???如何找到独女的独此一男???这种纠缠是万变中不变的真理吗?———观测归纳认知自然,从来如此,只能如此。在万变中寻求不变的真理,如,物质不灭,能量守恒,1+1=2等等。常常有人宣称,暗物质占XX%,只是人类观测不到!!物质是普遍相互作用的,有条件当然可观测。………号称有鬼只是你看不到,永远不可能露馅的鬼把戏,高明吗???

Ydccaep

Ydccaep

2
2024-04-28 09:44

悖论斯坦这个家伙有绝技?能狗屎变核弹,能马鹿二象性,能证明全称命题,追兔子走虫洞,智商比狗高???

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2
2025-01-11 10:09

光电磁粒子的动能驱动原子运动,创造了无穷的原子重新组合机会,才有光合作用,才有生命和生机。

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2
2025-01-11 10:11

光速不变假说见证了高超的骗术!——— 任何全称命题证伪当然有效,证明/证实当然无效。全称命题光速不变违背相对速度自然公理,已有效证伪!!!任何数学演绎能推理出来全称命题“光速不变”吗???无论多少次实验能证明全称命题“光速不变”吗???任何实验精度能证明“光速不变”吗???光速不变只能是创造假说当然是骗。相对光速/光速变化/超越光速当然都是正常现象。 光子穿越太空的引力偏折是光速不变吗??光反射驱动光帆光速不变??相对速度变化导致多普勒效应和红移,是光速不变??光子离开黑洞速度变吗?光子进入黑洞速度也不变吗?掩盖谎言需要更多谎言!………光速常数C是经验公式的一个常数,不是光速不变,地球引力常数G当前还在努力提高观测精度。———量子不确定性原理如何解释光速不变这种无限的确定性???

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2
2025-01-11 10:09

❌波与场❌都是数学当物理,捉影弄鬼的把戏::水波/声波/沙丘波是物质/粒子相对运动的宏观时空分布。水本质粒子是不变存在,水波是可有可无的变化现象。❌波粒二象性?以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,是骗术笑话。更荒唐在于二象性祸害了认知自然的核心根基/同与不同的确定性。❌场是数学虚幻,只能由源完全确定,无源场不可观测(源/月球潮汐力不是XX场力,源能量不是场能量),物质的场到处飞吗?飞的方向如何确定?场速是光速,地球速度显然不同,地球场跑了吗?………赫兹电磁波实验,激励源是电火花,感应接收也是电火花,显然是光子动能传播与光电效应(发现晚于赫兹实验),用了电磁波来解释而已。电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的数学方法,牛顿的物质相互作用相对运动才是一切宏观微观现象的唯一根本!!带电质量体是物质本质属性,不需要也不可能由变化磁场产生,磁力对电磁粒子做功影响了正负电荷分布而已。❌水波声波不可能象光子一样真空直线传播。光是电磁粒子,当然可以穿越真空且与物质有相互作用。两朵乌云包括光电效应当然都是电磁理论的谬误证伪,骗子借机祸害经典力学体系,何其疯狂??

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1
2025-01-11 10:09

❌解释光电效应是个笑话。物理机制根本没有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应不是真理,是毒药祸害,掩埋了科学真相阻碍了求知探索,贩卖自然因果骗术!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞光速不变??光子穿越太空的引力偏折是光速不变吗???⭕️迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::证伪了麦克斯韦的电磁以太/电磁波学说,有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小10^-16,也测不到,近似为惯性系。

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