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所谓“光”,到底是什么介质在振动?衍射又是为何产生?

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所谓“光”,到底是什么介质在振动?衍射又是为何产生?

根据: 
1:通过惠更斯原理能解释水波的衍射; 
惠更斯原理:[[介质]]中任一波面上的各点,都可以看做发射子波的波源,其后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面,这就是新的波面。 
据我理解,如水波衍射,就是由于通过障碍物后,缝隙处的水由于分子的吸引力带动起周围的[[相同介质]](此处既为水)振动,即产生衍射, 
这意味着波衍射需要介质,因为发生衍射需要引起周围相同介质的振动。惠更斯原理中也写明了要在介质中。 

2:电磁波传播不需要介质,在真空中也可传播。 
3:光属于电磁波。由2得光传播不需要介质。 

问题来了,根据1与3,既然光传播没有介质,那如何解释光的衍射? 

网上有人说光传播的介质是空间本身,我对此持否定态度。我们知道所谓“波”是一种不断前进的[[运动形态]],而介质是体现这种形态的物质,如水面振动体现出水波,绳子振动体现出绳波,如果说“空间”是介质,难道说电磁波所在的空间在不断振动?显然不是。 
还有人说光有波粒二象性,把光看作粒子,并认为光子是光的介质,这种想法我也有过,但是我已经自己推翻了:如果光子是介质,那么衍射时,必须引动起周围的[[相同介质]](此处既为[光子])振动。“引动起周围的相同介质振动”既“引动起周围的[光子]振动”,这意味着空间中必须有无数[[原本就有]]的光子作为“周围的相同介质”才能满足这个条件!!很明显这也是错误的。
那么问题又回到了起点:1:既然没有介质,如何解释光的衍射?2:既然光没有介质,而有波就一定会有振动(各点在平衡位置附近振动而形成波),那么所谓“电磁波”它到底是什么东西在振动? 

本人高二,才疏学浅,请多指教。

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好评回答
  • 2008-04-06 16:36:44
      一个电荷,在它的周围存在一个电场,电场的建立,不依赖其他介质,它具有一定的能量;一对磁极,在它的周围同样存在一个磁场,同样不依赖其他介质而存在,同样具有一定能量;当一个电场发生变化(能量变化)时,它的周围产生一个变化的磁场,而这变化的磁场周围,又产生一个变化的电场,周而复此,将原始的能量变化传递出去。
      对这传递过程的研究中发现,其能量传递途径上同样可以出现反射、绕射、衍射等现象,如同机械波(纵波)的传递相似,所以也将其称为波;电磁波它不是机械波,不需要依赖介质振动传播,它建立在电、磁场不断交换过程上,所以在真空中也可以传递。 同样,光源不断释放能量,在自己的周围建立一个“场”,在场内的物质,接受到光源传出的能量时,会发生热效应、化学效应、光电效应等,在研究解释某些效应时,人们将光看作为一粒粒带有一定能量(没有质量)的“光子”运动较为合理,把某些现象解释为光子运动传递能量的结果。
      但在光传递过程中,同时发现,光也有干涉、绕射、衍射等现象,同样与波的传递中的现象相似,在这种情况下,将光当成是“光子”的运动是无法解释的,只有将光看作为一种“波”,它具有“波”的性质才能合理解释,所以有光的波动说;这并非因为有了介质振动传递能量,如同机械波一样,才将光定义为一种波(所谓概率波);同时,光波传递的也不是机械能,而是光能,所以也不必介质的运动,在真空中同样可以传递。
       现在认为,原子内部的一个电子在吸收一定能量后改变自己运动轨道,上升到一个较不稳定的层,当它跃迁回自己的稳定状态时将多余的能量以一个光子的形式释放出,它使我们感觉到光的出现;因不同层的电子跃迁释放的光子能量不同,所以光源有不同颜色;实际上,即使对光的产生是这样解释,但其中不是也存在电荷的移动,或者说存在电场的变化吗?那么不就产生电磁波吗? 其实,我们开始接触“波”的概念,是从机械波开始,机械波是波源振动机械能能量通过介质的传播;但能量不是只有机械能,还有电能、磁能等等,具有波传播特点(不单指有介质振动)的能量传递不单只有机械波。
      能量是可以转换,但各有不同;对光能传播的更深认识,还待更深的研究。 。

    y***

    2008-04-06 16:36:44

其他答案

    2008-04-06 15:24:53
  • 对“波”的理解.
    波的定义(个人理解)
    抽象的:波就是一种影响,就是一种相互作用.
    具体的:波就是一种能量的传递,波就是一种力等....
    电磁波是真空(先不考虑真空如何细分的问题)波的一种...
    这是有点问题啊,改成这样?(帮看看啊!!!)
    波就是能量,波是原力,波是信息.
    波在均匀介质,平直介质中是不会发生力的作用.
    波在非均匀介质(非均匀空间,或加速参考系),弯曲介质(弯曲的空间),或遇其他介质(参考系变换,空间变换)或物体时会发生力的作用.并会传递能量.或转化为质量.
    这能解释波的干涉和衍射等现象了吧?
    波在参考系变换中还是有些问题啊?那建个问题问问.
    

    e***

    2008-04-06 15:24:53

  • 2008-04-05 01:52:57
  • 光是电磁波,电磁波传播不需要介质,
    任何有波长的物质在传播的过程中遇到障碍都会发生衍射,波长长,衍射效应大,否则相反。

    g***

    2008-04-05 01:52:57

  • 2008-04-04 15:09:21
  •   电磁波是夹在互相激发的电磁场中传播的,电磁场是特殊的物质,电磁波与机械波有联系也有区别,
    引用网上的资料:(如果没有障碍物的作用,那么在水面上传递的水面波将会一直传递下去,这时的惠更斯原理没有任何的意义。因为我们也不会发现在水面波传播过程中的子波现象。
      如果将惠更斯原理推广到所有的关于波的传递领域,这无疑是错误的。);(惠更斯原理的适用范围只发生在波和非介质物质(比如物体,也可以看作不同的介质)发生作用的时候才会表现出惠更斯原理的特点——波所到达的任一点,都可以看作是发射子波的波源。那么在波和非介质物质(或者不均匀介质、物体)没有发生相互作用的时候,可以认为惠更斯原理是不能成立的。
      ) 由资料显示,电磁波的衍射现象不能用惠更斯原理来解释,我的理解是:电磁波在互相激发的电磁场中传播,透过小孔或缝隙时,互相激发的电磁场传播的电磁波方向发生了变化,引起衍射现象,我觉得电磁场是特殊的物质,电荷互相带动传出了电磁波,而光的传播又是电磁波更特殊的形式,我猜想:光的传播是因为光子的互相带动形式的。
       我也是高二,因为电磁场这章刚开始学习,以上是我根据刚学过不久的机械波以及自己了解的电磁波知识来回答的,如有错漏,请多指教。 ===========上完课后============= 光属于电磁波,电磁波的形成是因为电磁场的相互激发,是一种横波,电磁场不断相互激发,电磁波就形成了,可以说,电磁波是依靠电磁场的不断的相互激发来传播的,即:电磁波所谓的“介质”就是不断相互激发的电磁场,当然相对机械波来说是特殊的,那么电磁波的衍射(还未学到)原因(猜想):上述电磁场的相互激发突然出现“障碍物”使电磁波发生特殊的衍射。
       应该这样,我还要请教老师,以上的正确性有待检验。 ========================================================= 没有起点也没有终点,只要电磁场之间能够相互激发,就能形成电磁波,如果硬要有起点,那么起点只能是变化着的电(磁)场。
      如果硬要终点,那么只能是稳定的磁(电)场。

    勇***

    2008-04-04 15:09:21

  • 2008-04-04 14:34:41
  •   1,衍射是波的特性,只有波才能衍射。这一点是正确的。人们正是发现了电子流的衍射现象,才确定物质波或概率波的理论是正确的。
    2,惠更斯原理是假设任一波面上的各点,都可以看做发射子波的波源来解释波的衍射,并没有说衍射需要介质。惠更斯原理没有说明波面上的各点是如何发射子波。
      楼主在问题中对水波的波面发射子波的机理作了探讨,我认为是正确的。但把它推广到任意的波,并认为衍射需要介质,那是不对的。 3,波的传播不一定需要介质。只有机械波传播才需要介质,而光这样的电磁波传播是不需要介质。电磁波不是机械波。 4,惠更斯原理解释单缝衍射,可以把单缝分成两条缝,然后把这两条缝看成两个子光源,通过和双缝干涉的计算一样的计算可以算出衍射条纹。
      当然这样计算的条纹宽度和实验结果是不一致的。原因是只把单缝分成两个子光源。如果把单缝分成n条缝,相当于n个子光源,当n趋向于无穷大后,计算结果就和实验结果一样了。这种计算原理是菲涅尔通过扩展惠更斯原理作出的。 5,对于电磁波的波面上的各点是如何发射子波,就像楼上两位所说,变化的电场产生磁场,变化的磁场又会产生新的电场从而向远处传播。
      楼主所问的“电磁波”它到底是什么东西在振动,实际是空间各点的电场和磁场的大小和方向在不点变动。 。

    s***

    2008-04-04 14:34:41

  • 2008-04-04 11:27:23
  • 光是由物体发射光子产生的,光子不是什么介质,光子就是光本身..光具有衍射现象,他是一种概率波,任何物体在移动时都会震动,而且物理学上有这种震动方程,也许你觉得只有波才会衍射,其实很多东西都会衍射,最典型的一个实验就是,电子流的衍射现象.所以光子衍射并不是什么不可解释的东西,这是一种概率波,粒子波特有的衍射方式,和普通波衍射不大一样,光子往往是由电子能级跃迁释放的..... 
    电磁波,是电磁场震动产生的,传播方式类似机械波,如果一处,电磁场发生变化,他就会影响周围的电磁场,从而向远处传播,宇宙任何一个位置都有电磁场,电磁场就是他的介质..... 
    

    云***

    2008-04-04 11:27:23

  • 2008-04-04 09:24:17
  •    光是由物体发射光子产生的,光子不是什么介质,光子就是光本身..光具有衍射现象,他是一种概率波,任何物体在移动时都会震动,而且物理学上有这种震动方程,也许你觉得只有波才会衍射,其实很多东西都会衍射,最典型的一个实验就是,电子流的衍射现象.所以光子衍射并不是什么不可解释的东西,这是一种概率波,粒子波特有的衍射方式,和普通波衍射不大一样,光子往往是由电子能级跃迁释放的.....
       电磁波,是电磁场震动产生的,传播方式类似机械波,如果一处,电磁场发生变化,他就会影响周围的电磁场,从而向远处传播,宇宙任何一个位置都有电磁场,电磁场就是他的介质.....

    八***

    2008-04-04 09:24:17

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