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光子的能量:量子力學認為光子的能量是普朗克常數乘以光子的頻率——hν,光子的能量只取決于它的頻率,頻率越高,能量越大。光子的另一種說法:光子的能量可以表示為它的動質量乘以光速的平方——mc^2,那么光子的能量變化嗎?當一個光子是另一個光子的波源時,光子的能量可變,當光子不是波源時,光子的能量不可變。分析、論證如下:
一、光子不是波源
我們知道:頻率是由波源決定的,理論上,波源沒有變化,頻率就沒有變化,頻率不變,光子的能量就不會改變。這種情況,雖然光子的能量不會改變,但是光子的速度會改變,例如光子在水等媒介中的速度小于光速,如何解析這一現象呢?注:以下的真空,除非特別說明,都指現有理論的真空。
光子在不同媒介可以用方程:mc^2=hν=mC^2/2+kΔλ^2/2——(1)來描述,k是空間常數、Δλ是光在不同媒介波長的變化量、C是光子在不同媒介的速度、c是光子在現有真空理論的速度。現有真空理論的真空,并非是真正的真空。令c=C,則mc^2/2=hν=mC^2/2+kΔλ^2/2,k、Δλ均不能為零,所以現有理論的真空,并非是真正的真空。這一理論解析:光從真空進入水中速度小于光速,再從水中進入真空速度不變——回到光速。分析方程:mc^2=hν=mC^2/2+kΔλ^2/2,由于光子的能量不變,光子從真空進入水中,m、mc^2不變、C小于c,即mC^2/2變小,kΔλ^2/2必然變大;當光子從水中回到真空,m、mc^2仍然不變,kΔλ^2/2變回原來的數值,mC^2/2也必然變回原來的數值,即C等于c光速。
再分析方程mc^2=mC^2/2+kΔλ^2/2或hν=mC^2/2+kΔλ^2/2可知:當k等于零,此時Δλ也等于零,光子的波長既沒有拉伸也沒有壓縮——媒介是絕對的真空,顯然光子在絕對的真空媒介是超光速的。
二、光子是波源
頻率是由波源決定的,如果光子本身就是波源,那么光子的能量就是可變的。其實,自然界根本就不存在完全相同的兩個光子。當光子運動到特殊的空間,即能使光子能量改變的空間,光子的能量必然改變。例如光子運動到強引力場、康普頓散射等。這種情況,根據我在科學智慧火花欄目發的“從宇宙質量損失與質能方程看時間的能量本質——再評《關于古地球質量及重力加速度的計算》續”一文中論證的結論:只要能量變化就會生成時間。對于光子能量變化,必然會生成時間,并且生成時間的倒數就是光子的傳播頻率,此時光子的能量等于普朗克常數乘以新形成的頻率,也就是說,這種情況光子本身既是波源也是光子,是光子從一個光子轉化為另一個光子。分析方程:mc^2=mC^2/2+kΔλ^2/2或hν=mC^2/2+kΔλ^2/2可知:如果光速不變,即c=C,則m、ν必然變化、kΔλ^2或也變化。
三、結論
光子的誕生:非光子波源和光子波源。光子在不同媒介運動能量是否變化,決定于光子的動質量或光子的頻率是否變化,光子的動質量和光子的頻率變化與否是同時進行的——變或不變是統一的。當光子的動質量或頻率不變,光子的能量不變——光子并非光源,光子在非真空的媒介傳播必然小于光速;當光子的動質量或頻率發生變化,光子能量必然變化——光子是光源,光子在非真空的媒介傳播可以等于光速,并且必然等于光速,是一個光子變化為另一個光子的情況。
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