光子质量对电磁场理论的影响

光子静止质量为零 ,是麦克斯韦理论成立的前提假设。如果假设不成立 ,即光子静止质量不为零 ,麦克斯韦方程必须改写。本文首次从相对论质量、动量关系出发 ,修正库仑定律和麦克斯韦方程 ,并对由此引起的一系列奇特的电磁现象进行讨论。

光子质量的实验测定

本文对单个光子的质量进行了实验测定。实测结果表明 :原子内电子释放出的电磁波 ,每一份hr内含有多个光子 ,而不同频率 ,一份hr内所含有的光子个数也不相同。红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光谱含有的光子个数成等差数列 ,公差为 1,红色为 10个光子 ,紫色为 16个光子 ,单个光子的质量为 6 .86 6 8784× 10 - 38千克 ,电子质量是光子质量的 132 6 5 90 3倍。注 :不同颜色的可见光有一个波长范围 ,但它所对应的一份hr内的光子数量却是不变的 ,其原因是原子内电子在发射相同数量光子的电磁波时 ,其电子的运动速度不同所造成的。即是相对运动的影响所形成的。红 :波长 6 470～ 70 0 0 ( ) ,橙 :波长 5 85 0～ 6 470 ( ) ,黄 :波长 5 75 0～5 85 0 ( ) ,绿 :4 912～ 5 75 0 ( ) ,蓝 :4 2 4 0～ 4 912 ( ) ,紫 :4 0 0 0～ 4 2 4 0 ( )。 (在绿和蓝之间的青被漏掉了 )。经进一步研究证明 :原子内运动着的电子发射出的电磁波 (光波 )频率的大小不仅与一份hr内的光子数量有关 ,同时还与其电子发射电磁波时的运动瞬时速度有关。

基于经典电磁理论的光子质量理论分析

光子是否存在静止质量一直存在争议。本文从狭义相对论的质速关系、质能关系和爱因斯坦的光量子假说出发,就光子的概念,光子的质量本质进行分析,给出了光子静止质量为零,运动质量非零的结论。并分析了光子运动质量的电磁质量本质,给出了在真空中光子能量和动量的两种表示形式,分析了两种表示形式之间的区别和联系。此外,从能量-动量关系角度出发的新的分析方法,讨论了光子从真空运动到透明介质时的质量、动量和能量变化。最后,本文给出了一些具有代表性的实验检测光子静止质量的研究数据,分析了在某些检测中光子具有微小数值静止质量的原因,使关于光子质量的讨论更为全面。

光子的质量与光速的下限

假设光子质量不为零,最直接的物理效应是真空中的光速不再是不变的,随频率的增大,光速的上限等于常数c.理论上,这一假设面对的一个困难是,它不能令人信服地回答,随着频率的减小,光速应该怎样变化.应用量子电动力学中已有的理论成果,该文指出,即使光子的质量不为零,随着频率的减小,光速也不会无限地变小并趋近于零,而是有一个仅仅略低于常数c的、确定的下限值(0.89c).进而推论,光速的下限(0.89c)就是静电场的传播速度.

光子静止质量在库仑定律中的地位

库仑定律是电磁理论的基础之一.库仑定律的重要性在于,电力平方反比律与光子静止质量是否为零有密切的关系.m_r是有限的非零值还是一个零有本质的区别,并且会给物理学带来一系列原则性的问题.

对光子质量表述的不同看法

通过提出二个问题 ,指出某些教材中关于光子质量表述的不妥之处 ,再根据洛仑兹变换公式成立的条件 ,证明了引起这种不妥表述的根源。

光子静止质量与雷达回波延迟

讨论了弯曲时空下,当光子静止质量不为零时引力的时间延迟效应,即光子静止质量对在地球上发射再从行星上反射回来的掠过太阳的雷达回波延迟的影响.计算了当光子静止质量不为零时对原有电磁波运动方程的影响,并将实验所得数据与理论计算数据之间的误差归结为光子静止质量引起,由火星回波延迟的实验数据给出光子静止质量上限为2.2×10-43g.同时讨论了实验中误差的来源,并提出了进一步提高实验精度和获得光子静止质量更高上限的途径.

光子静质量及检测方法

简述检测光子静质量的意义。

光子静质量与库仑定律关系的再论证

文章提出了一种全新的论证库仑定律符合平方反比律为光子静质量等于零的充要条件的方法,从库仑平方反比律的偏移出发,推导出光速随着传播距离的变化规律,从而证明库仑定律符合平方反比律是光子静质量为零的充要条件,并将推导结果与量子场论观点推导结果作出比较.

普朗克常数与光子静止质量常数统一实验分析

光子有没有静止质量是物理学的一个基本问题。爱因斯坦将普朗克常数h作为光子的能量常数,表明光子没有静止质量。本文对吸收光谱、普朗克黑体辐射公式和爱因斯坦光电效应理论与实验进行分析研究,结果表明普朗克常数h不是光子的能量常数,而是原子核外轨道电子或金属导带自由电子的能量常数,并提出了光子静止质量常数hm假设。以光子静止质量常数和普朗克常数同时解释吸收光谱、黑体辐射和光电效应以及其他相关物理实验更具有合理性。本文对普朗克常数h与光子静止质量常数hm的论证,为物理学相关理论与实验的发展提出了新的思路。

单光子技术理论与应用的若干问题

为什么存在光子?经典物理给出了推导,但解释不了光子的本质和奇异特性。量子理论表明光子是一种非局域性粒子,并与通常的微观粒子有重大区别。然而任何理论都不能提供光子的具体形象,这就在单光子定义上发生困难。光子可由光脉冲获取,其中的光子数服从Poisson分布。另外也可以从光功率出发而定义单光子,光子实际上是一种最弱光源。本文论述了单光子理论与实验的进展,给出历史评论和对某些矛盾悖论的探讨。例如,光子是能量子,具有物质属性,但却给不出光子的尺寸和体积;狭义相对论实际上赋予光子点粒子形象。又如,量子力学(例如Schrodinger方程)用波函数Ψ(r,t)描写电子,空间定位为几率性分布,︱Ψ︱~2是几率密度;但对光子却无法定义一个自洽的波函数,也不能写出相应的波方程。而且众所周知,经典Maxwell波方程并不能满意地描写光子。本文认为"光子无静质量"假说造成了理论自洽性的缺失。对有质(量)光子,可用1936年提出的Proca方程组取代Maxwell方程组。我们推导了新的电磁波和光子的波方程,称为Proca波方程(PWE)。在PWE中有包含粒子质量参数(m)的项,这与Schrdinger波方程、Dirac波方程一致。这使理论关系改善,而有质(量)光子与点粒子划清了界限。量子信息学的迅猛发展迫使科学家考虑少数(例如1万个或更少)光子的行为特点。最近测量光动量成功,使得可能用实验确定1个激光束中包含的光子数。量子保密通信要求理想单光子源(PSPS),其中1个光脉冲仅有1个光子。然而迄今并未制成这种源,所用均为近似PSPS,故通信不会绝对安全。由于白天的光干扰,卫星量子通信及量子雷达难以工作得好。如用微波频段会有好效果,但微波单光子能量极小,实现起来非常难。

超导与规范对称性,希格斯机制与希格斯粒子——电磁学与电动力学中的超导Ⅱ

本文是文献[1]和[2]联合的后继文章,在文中我们依据电磁学和电动力学中的麦克斯韦方程组建立了有质量光子导致导体中的超导现象这一事实的规范不变描写,文献[1]的结果是目前理论选取洛伦兹规范的特殊情形.我们发现在这种规范不变的理论中存在一个零质量的标量场,它可以和规范势的纵向分量相互转化.这正是文献[2]所介绍的2013年诺贝尔物理学奖中著名的希格斯机制,即规范粒子吃掉Goldstone玻色子而产生纵向分量,因而获得质量.这个新引进的零质量标量场对应量子场论中激发Goldstone玻色子的标量场,它可以被看成是一个更一般的两分量复标量场的相角分量.而此推广的复标量场的常数模分量可以被看成是另一个动力学场——希格斯场的真空期望值.希格斯场的激发是希格斯粒子,即所谓上帝的粒子;而光子的质量则起源于希格斯场的真空期望值.

光本性研究的历史与前景

回顾了历史上光本性问题主要观点和实验.阐明了“简单粒子论”、“波动论”、“相对论光本”和“量子力学光本”等诸学说中存在的不足.认为在肯定绝对空间的前提下,把光的实质看作是规则间隔、规则运动的光子群是可靠的.

关于“论物理现象的本质”一书的几个问题

1 引言 近代物理虽然取得了长足的进步,但也存在不少问题。相对论和量子力学是近代物理的两大支柱。但两者不相容。而近代量子力学又必须引入相对论的概念。因此人们一直在问究竟那里出了问题,能不能提出一种更好的理论来代替他们。纵观科学理论的发展历史,新理论不一定就是正确的理论,即使是正确的理论,在其提出之初也往往是不完善的,需要一个改进过程。

光子静质量和光子结构

粒子物理标准模型(SM)认定,光子静质量mγ=0,已获普遍公认.弱、电统一用SUL(2)Ue(1)对称群表示,若mγ≠0,必将破坏Ue(1)对称.最近的一些理论研究和实验已显示mγ≠0的迹象.若然,它又一次动摇了标准模型的基础.

对2016年北京高考压轴题(第24题)创新物理情境的赏析

一年一度的高考物理压轴题目一向以其众多的研究对象、繁杂的运动过程、多角度的求解方法而成为检验考生的理解能力、推理能力、分析能力、演绎能力等方面的综合运用能力的重点题型.求解力学综合题对于学生物理思维的全面性、深刻性和灵活性显然是极大的考验,当然它也是众多的高考考生最为关住的内容之一.与全国其他省市的压轴题的特点相比,北京市的压轴题一般不在数学推演这个方面难为考生,

引力实验与理论研究新进展

在现有物理学的架构之下,理论物理学家们正在寻找一个合适的理论来涵盖4种基本相互作用,而对于引力基本性质的研究将是其中最关键的问题之一.因此进行引力规律的实验研究对人类认识和利用自然界具有深远的科学意义和社会现实意义,该领域的突破必将极大地丰富人们对宏观和宇观世界的认识.在这种基础物理实验研究过程中不仅需要好的物理思想和巧妙的实验方案,而且也极力追求各种实验技术和测量方法的极限.近年来华中科技大学物理系引力中心在引力实验与理论领域所开展的研究工作,包括万有引力常数G的精确测量、光子静止质量实验检验、亚毫米范围New- ton反平方定律实验检验以及宏观旋转物体等效原理的实验检验等均取得了一些积极进展.

物理光学的若干进展

就物理光学方面的一系列理论和实验研究,如Goos-Hanchen位移、FTIR现象、负折射率、太赫超光速实验、光子静质量测量等做了评述和讨论。指出近年来的研究显示了消失波现象的重要性,例如消失波可造成超光速传播,且常有新方法和新测量结果;介绍了物理光学在相关领域的技术创新和应用实例;讨论了光子有静止质量的可能性及光频标准和光频测量的历史和新的进展。