光的速度是由什么驱动的?为什么?
本题涉及电磁学的深水区,但尚无足以释然的解释。我还是主张经典论,以下是我的探讨,仅供致力于物理新思维的网友参考。
总的思路是三部曲:①光的发生机制→②光的传播机制→③光的终极形态。
一,光的发生机制。
光是介于红外线与紫外线的电磁波。电磁波通常来自原子内部核外电子的电磁震荡。
按玻尔氢原子模型,电子绕旋质子,绕旋动力主要来自库仑力F=ke²/r²。r是电子轨道半径。考虑原子的发射光谱。
电子绕旋,相当于一个谐振子,绕旋有大小不一方向各异的随机轨道。持续辐射电磁波。电子绕旋一周,释放一个特定频率的电磁波。
氢原子半径r=5.3e-11m可作为电子轨道半径,电子绕旋速度大约v=2.2e6m/s。圆频率或电磁波频率ω=f=v/2πr=6.6e15Hz,λ=c/f=4.5e-8m,这属于典型的紫外线。紫外线范围是1e-8~4e-7m。
在高温高压或外加交变电磁场下,电子绕旋速度加快,原子光谱的高频占比会显著加大。设绕旋速度加大10倍v=2.2e7m/s≈0.7c,电磁波波长缩小10倍,λ=4.5-9m,这属伦琴线。
此时所需的温度,按mv²=3kT,T=mv²/3k= 9.1e-31×(2.2e7)²/(3×1.38e-23)≈1e7K,即1千万度。普通燃烧不会导致电子有多大的加速。看来,电磁波来源的主要因素,还是原子内部固有的电磁振荡。
二,光的传播机制。
这个环节是最难的,也是相对论与量子论的不完善或症结所在。
光究竟是否借助介质传播?或者直接说,光究竟是否借助真空场传播?广义相对论的引力场方程,直接否定宇宙真空场。量子场论一方面承认真空有零点能(即真空是介质),一方面又说光子是电磁波的传播子,否定真空场是光的传播介质。
马德堡半球实验(
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