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激光的本质及应用

王力纬  
【摘要】:本文在普朗克量子假说和爱因斯坦光量子假说基础上,提出了中基子(一种新的基本粒子)假说:组成物质的谐振子每完成一次振动就要辐射和吸收一份具有固定数值的最小能量基元h,谐振子辐射和吸收的能量只能是最小能量基元h的整数倍,并且辐射和吸收的能量跟谐振子的振动频率v成正比,比例系数为最小能量基元h(最小能量基元h的能量在数值上等于普朗克常数为6.62606876×3410焦耳,能量不能脱离物质而存在,将与最小能量基元h对应的这种具有很小能量的物质命名为中基子,通过理论计算可求出中基子的质量为7.37249577×1051kg).按照中基子假说,对于频率为v的谐振子它在一秒钟内辐射和吸收的能量均为hv,它即为普朗克量子假说中的最小能量基元hv,也是爱因斯坦光量子假说中的光量子(即光子)的能量hv.由此可见,爱因斯坦所提出的光子并不是一个独立的客体,而是中基子的集合,是v(v是光的频率)个中基子的集合.结果表明,光是由中基子组成的,光的本质是粒子性的;光的量子性本质上就是光的中基子性,即光的量子性由组成光的中基子的性质决定,光的量子即为中基子;根据光的量子性知道,正电子在飞行过程中遇到普通电子,它们共同湮灭成的两个光子其实是中基子的集合,即正负电子是湮灭成中基子,根据中基子的质量和速度(为光速即光子的速度)及能量的定义和质量守恒定律,就可以求得质量为m的物质(如正负电子对)当它全部转化为辐射能时,即全部转化为中基子时,释放的能量E即为m2c,这即为爱因斯坦的质能关系,而现在对爱因斯坦提出的质能关系实验验证已接近于完美程度:E与m2c相差不到千万分之五(5×10-7)[1],这说明中基子是有质量的,中基子是真实存在的独立客体;光的量子相干性即为同方向、同频率、同位相的中基子同时到达空间的某处使该处的能量明显增大的性质;光的传播是由谐振子在振动的过程中发射出的中基子流(光是由这些中基子流组成)在空间的周期性运动传播的,图1是光源S发出的同频率的光在空间的传播,在图1中每一个中基子表现了光的粒子性,而每一谐振子发射的一串中基子在空间运动的周期性(即这一串中基子中相邻两个中基子之间的距离均为一定值,等于光的波长)表现了光的波动性,因此,图1为表现光具有所谓的波粒二象性的一幅图像;激光本质上是由行进方向、位相、频率都是一致的中基子流组成;由于激光在空间传播具有同一的周期性和方向性,因此在每一周期内谐振子所辐射的中基子将同时到达空间的某处(即组成激光光束的中基子在空间运动具有同步性),使此处的能量明显增大,即在此处激光相干加强,所以说激光是一种相干性很好的相干光(图2的下面部分);普通光与激光的区别在于组成普通光的中基子流的行进方向、位相、频率都可能不相同;由于普通光在空间的传播不具有同一的周期性和方向性,使得在每一周期内谐振子辐射的中基子不能同时到达空间某处,所以普通光是相干性很差的光(图2的上面部分).激光具有单色性好,方向性好,相干性好,能量在空间高度集中的特性,均是由组成激光光束的中基子在空间运动具有同步性决定的.激光在各个技术领域中的应用,如激光通讯、激光测距、激光武器、激光干涉等方面的应用,都是利用了组成激光光束的中基子在空间运动具有同步性的特性.

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