专利名称：光子作用力及光速测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测试装置，更具体地说，涉及一种光子作用力及光速测试装置。
背景技术：
我们知道原子能吸收光子，如暗室中有一束光可把暗室照亮，当光束消失后室内会立即变暗，也就是说室内物质将光子完全吸收了，物质是由原子组成的，即原子对光子有吸引力，而原子是由中子、质子、电子等组成的，到底是原子中的所有粒子都对光子有引力还是它们之间的某一种粒子对光子有引力。这个问题在目前的学术上还没有定论，目前的学术理论只说了原子跃迁发射光子，至于光子处在原子中的什么位置，是怎样运动的也没有定论。而且，现有技术中不存在对光子作用力进行测试的仪器装置等，给学术研究、测试带来了极大的不便。 伟大的科学家卢瑟福提出的原子结构为微观世界奠定了基础，而卢瑟福原子结构只确定了，电子、中子、质子之间的关系，可是现在在原子中发现了更多的粒子，如光子、μ子、中微子、轻子、介子、重子、夸克、快子等粒子，特别是光子，光是我们日常生活中无时无刻不能离开的，这些粒子存在于原子中的什么位置？是怎样运动的？现有技术中都没有相关的设备进行验证、检测等。光从牛顿主流的粒子说到胡克、惠更斯等的波动说，再到爱因斯坦波粒二象性，之后几乎没有什么争论了，大量的试验证明，光的波粒二象性是无可非议的，可是粒子和波动是牛马不相符的，粒子是颗粒的，是走直线运动的，有个体特证；而波动是群体的，是纵、横同时运动的，两者是截然不同，也就是说光要么是粒子的要么就是波动的。如果光是粒子的，那么光子的运动就不是纯直线而是波动的S形的直线运行，才能解释光的波动性，如果光是波动的，就得解释波动是怎样产生光电效用。现在大量的事实证实光是粒子的，那么，光子是怎样S形的波动运动呢？下面我们用前辈门的科学结晶来推理和论证原子的结构。首先我们来论证原子跃迁到底能不能发射光子？伟大的科学家卢瑟福提出的原子结构理论在当时无法解释电磁波的辐射，按当时的经典电磁辐射理论，卢瑟福提出的原子结构理论是不稳定的，电子绕原子核旋转时会辐射电磁波而消耗能量，最后电子会被原子核俘获，而事实不是这样的。因此伟大的科学家玻尔提出了原子跃迁理论，在此之后爱因斯坦又将它更完善。原子跃迁理论是根据电子与原子核之间的距离差会有能量差(动能与势能之和，根据这些能量差来确定能量轨道，当电子从不同能量极的轨道跃迁时就会发射或吸收光子，这就是跃迁理论。现在的微观物理有个较大的缺点，就是很多理论在短时间内没有办法证明是否正确。能符合经典力学解释的几乎可以得到立即认可，可是用经典力学解释不了的，通常科学家门用非经典力学的假设来说明，而学者门用经典力学来提出质疑时，他可以说经典力学不适用于它，这样就形成较长时间的纠结，如光是波还是粒子就争论了一个多世纪。不管微观物理是否遵守经典力学，但是它们都遵守能量守恒定律，这一点是公认的了。特别是原子跃迁理论，它没有指出光子发射的力学机理，也不能用经典力学来解释，而完全是由能量守恒定律根据能量的平衡来推理光子的发射，如果跃迁理论违反了能量守恒定律，它就没有一点科学依据了。电子到底能不能跃迁发射光子，这里关键要论证电子在不同的轨道到底有没有能量差，是否有多余的能量来发射光子，是否遵守能量守恒定律，如果没有能量差，原子跃迁时就没有能量来发射光子，原子跃迁发射光子就违反了能量守恒定律，也就是说原子发光并不是原子跃迁发射的。由于原子跃迁是微观物理的重要理论，它出现错误微观物理就会出现崩溃性的错误，教科书都要改版，原子跃迁理论现已进入高中教材了，可见它的严重性。为此，我们来详细的重复计算玻尔跃迁理论的能量轨道到底有没有能量差。为了能让一般学者能看懂，这里会写得非常通俗，请专业人士理解，不要认为是哆嗦。我们先用简单的数字比喻法，来描述动能与势能之间的关系和玻尔理论的电子轨道能量关系，图4是一个自由落体的动能和势能转化关系，势能通常是规定无限远(高)处的势能为零，所以这里最高点的势能为零，势能是引力做的功，而动能就是运动产生的功。在 自由落体中，物体受到地球的引力而运动，是势能做功，根据能量守恒定律，势能所做的功没有其它地方消耗，所以自由落体的势能全部会转化成物体运动的动能，因此势能少I变成-1，动能就会增加1，由O变成1，如此类推势能由O变成-I、-2、-3、-4、_5，动能就会对应的由O增加成1、2、3、4、5，如果我们将任一位置的动能与势能相加就会得到-1+1=0、-2+2=0、-3+3=0、-4+4=0-5+5=0,见图4，也就是说自由落体中物体无论自由落在什么位置，该处的动能与势能之和总是零。而波尔认为电子绕原子核运动的动能与势能变化不同于自由落体的变化，电子在跃迁(径向运动)时电子的势能并没有完全转化成电子的动能，而是一半转为了电子动能，另一半能量用于发射光子，见图5，即不同半径处的电子动能与势能之和的总能量不同，如_1+0. 5=-0. 5,-2+1=-1,-3+1. 5=-1. 5、-4+2=-2、-5+2. 5=-2. 5，也就是半径越大能量绝对值越大，反之半径越小能量绝对值就越小，电子由外层跃迁到内层要释放能量而发射光子，内层电子跃迁到外层要吸收光子或能量。以上虽然不是实际数据，但用于比喻是很相似的。这里请特别注意；电子绕原子核运动有两个方向的速度，一个是引力(经向方向)速度，另一个是圆周运动方向速度，后面将会重点说明波尔所引用的动能速度是哪个？了解了波尔的意图，我们来看玻尔的推理便可知道是否正确。按波尔理论，氢和类氢原子是由质量为m、带有负电荷e的单个电子和质量为M、带有电荷+Ze的原子核所组成的，电子围绕着原子核作圆周运动，如图6所示，Z是原子序数，对氢原子来说Z=l，电子与原子核之间的静电吸引力(Fgl=kZe2/r2)，等于电子围绕原子核转动的向心力(F=mv2/r)，因此mv2/r=kZe2/r2(I)式中，r为电子与原子核间的距离，即原子半径，V为电子绕核转动的速度，k是静电引力常数。玻尔引用量子论，提出了一个假设，电子的角动量mvr，只能等于h/2^1的整数倍，即mvr=nh/2 π(2)式中，h为普朗克常数，等于6. 626176*10_34J. s，n称为主量子数，可取正整数1、2、3……。玻尔的这个假设，意味着电子运动的轨道不是故意的，而只能是一些量子化的轨道，把(I)式和(2)式联立起来，可以解出玻尔模型中的氢和类氢原子中电子的轨道半径为r=n2h2/4 π 2me2Zk(3)并可得出电子的轨道速度为V=2 31 e2Zk/nh(4)根据玻尔的这个假设算出电子在每一个玻尔轨道上的总能量，从经典的观点来讲，这总能量就是电子势能与动能之和。电子的势能就是电子引力的做功即EP=W=Fdr=kZe2/r2dr=kZe2 (IVr2-IVr1) =kZe2/r2-kZe2/r1 令电子与原子核无限远处的势能为零BP Ep=-kZe2/r (Ep 是电子势能) (5)电子的动能是=-历F2(注请特别注意波尔这里引用的动能是否正确)由(I)式得电子动能为Ek =^m Fr~=kZe2/2rL j所以电子总能量为En=Ep+Ek=-kZe2/r+kZe2/2r=-kZe2/2r=-2 π 2me4Z2k2/n2h2 (7)以上是波尔的轨道能量方程推理，这里的关键就看电子的动能到底应该是什么，
玻尔在这里认为电子的动能是i^=|wF2=kZe2/2r，他是直接将动能公式套进去的，
6、.的动能公式本身是没有错的，这里的关键是看动能公式中的V是不是电子绕原
子核旋转的V，特别是电子本身就有mv2的动能，为什么电子的动能不是mv2=2—mV2 =2EK=qiqK/r
2如果是这样电子的总能量就是En=2EK+EP=q1qK/r+ (-qjqK/r) =0(8)这样波尔的电子轨道能量方程就是En=Ep+2Ek=-kZe2/r+2kZe2/2r=0(9)此式说明电子处于原子中的任何位置，电子的动能与势之和都是为零，也就是说电子在径向运动时，动能与势能正好完全转化，动能增大时势能在减小，势能增大时动能在减小，它们的变量绝对值是相同的，一正一负和起来就是零，以自由落体的动、势能转化关系完全相同的。这说明电子跟本就没有能力跃迁，就是电子能跃迁它也没有能量去发射光子。原子不能跃迁发射光子这将是光学乃至量子物理都是崩溃性的错误，它们都是在原子跃迁理论之上，因此，这里不能简单确定波尔的能量方程中电子的动能是Ek还是2EK，我们要从多方面来论证这里的电子动能到底是什么？我们先从动能的定义来推理，动能就运动的能量，它是作用力对物体所做的功。即W=FS=ma(at2/2)= I/2*m(at) (at)=—mV2 (10)[0042]这里F=ma, 5'= ^·α 2，V=at是经典公式,这就是动能=^wF2的来由，显然这是
ΣΣ
没有错误的，但这里要明确力和速度的方向，物体是在力的作用下才运动，它的运动方向无疑是跟力的方向一致的。我们来看波尔引用这个公式时它的作用力和速度方向是怎样的呢？作用力是静电引力是向心力，它的方向是指向原子核的，因此这个速度V也应该是指向原子核是径向的，而电子绕原子核旋转产生离心力的运动方向是切线方向是与径向垂直的，是两个完全
不同的方向，不是相同的速度V，显然这里直接引用动能公式l·:,是不对的。那么这里的电子动能不是mv2/2又是不是电子绕转的动能mv2呢？这得看引力做的功是不是全部转到电子绕原子核旋转的动能去了，即电子绕原子核的旋转速率V完全随向心力(静电引力)而变，变化后的速率所产生的离心力必须与引力平衡，不多也不少，否则 电子就会被原子核俘虏或脱离原子核的引力直线运动，因此，这里首选考虑的是电子在径向方向运动后离心力与静电引力的平衡，如果电子径向运动后离心力与静电引力不能自动平衡，卢瑟福的原子结构就不能成立，而波尔的跃迁理论是在卢瑟福的原子结构基础之上提出的，卢瑟福的原子结构就不能成立了跃迁理论就更不能成立了。以下我们来推理、证明电子沿径向运动后，电子绕转的离心力是否能与静电引力跟随平衡。已知平衡状态I的半径是T1对应的速度是V1,平衡状态2的半径是r2对应的速度
疋 V2 r2〈ri即:平衡状态I 是mvVr^kZeVr12化简得=Iiiv21= kZe2/r1(11)平衡状态2 是mv22/r2=kZe2/r22化简得mv22=kZe2/r2(12)这里mv2是电子绕原子核旋转的动能，如果它化成动能Ekl，即mv21=2X l/2mv21=2Ekl, mv22=2*l/2mv22=2Ek2我们从变化过程来分析，从平衡状态I运动到平衡状态2，r减小，则1/r、1/r2都将增大。由于Ι/r2比Ι/r增大的更快，使得静电引力大于离心力，因此要自动提升电子的绕转速率(动能)才能达到新的平衡。需提升的动能就是平衡状态2的电子绕转动能减去平衡状态I的电子绕转动能。即需提升的动能是Δ￡V -mV{ =2Ek2-2Ekl由(11)、(12)代入得=mF22-wR2=IiZeVr2 -RZeVr1 (13)电子往经向方向运动，引力对电子要做功，向原子核方向运动原子半经减少，静电引力对电子作功，也就是势能做功。BP ff =Fdr=kZe2/r2dr=kZe2 [Ifrl-Ifr2) =- (kZe2/r2~kZe2/T1) (14)式(13)与式(14)对比，结果它们的绝对值完全相同，也就是从平衡状态I到平衡状态2所需补充的动能与势能对电子作的功的绝对值完全相同，绝对值都是kZe2/r2-kZe2/Γι，势能为负值是我们把无限远处(最大值)定为了零，所以势能是负值。两者相加-(kZe2/!T2-IiZeVr1) +IiZeVr2-IiZeVr1=O,也就说电子从不同轨道跃迁到任何轨道,它们的势能与动能之和都是零。再结合图7可知，电子向原子核方向运动时静电引力产生的分力正是电子运动方向的力，是使电子加速的力，可见当电子向核心运动时引力能自动给电子加速增大动能，引力做的功(势能)正好完全转化电子绕转的动能，从能量守恒定律可知它们正好平衡，没有多余的能量来发射光子，也不需要再补充能量来维持圆周运动。同理，电子由平衡状态2运行到平衡状态I时要减速，有多余的动能需要消耗，而电子反向核心运动时要克服引力做功转为势能，从图8的力解图可看出，电子反向核心运动时引力产生的分力与电子的运动方向相反，电子的运动速度相应减小，动能减小，也就是电子绕转的动能转化成了势能。计算与(13)、(14)式相同。电子的动能与势能完全转化，电子的总能量中的动能就是mv2=2EK，因此电子的总能量就是 EzZEu+EpZqiqK/r+ (-q^K/r) =0。那么玻尔假设电子的角动量mvr,只能等于h/2 π的整数倍，mvr=nh/2 π没有意 义，因为电子在原子中的任何位置，任何轨道它的总能量和都是0，原子没有多余的能量来发射光子，因此原子跃迁发光理论是完全错误的。同理可证得原子受外力作用时，如原子碰撞时外层电子受到向核心的压力，这个压力会完全转化成电子绕转的动能，它会自动提高离心力与之平衡，因此电子不会被压到核心去，当这个压力消失时它也会自动复原，就像压缩弹环一样。上述(11)至(14)式证明了卢瑟福的原子结构与波尔的跃迁理论在能量守恒定律方面存在矛盾，而波尔的跃迁理论是在卢瑟福的原子结构基础之上，因此在两者之间选对或错的话，只有选卢瑟福的原子结构是正确的，因为卢瑟福的原子结构错了就不存在后面的跃迁理论了。可见，上述(11)至(14)式充分证明了卢瑟福的原子结构的正确性。卢瑟福的原子结构，电子围绕原子核旋转就如哥德巴赫的猜想1+1=2，虽然以应用了一个多世纪，但从来没有人用经典力学来证明它的正确性，今天就像陈景润证明1+1=2一样，用经典力学充分的证明了卢瑟福原子结构的正确性。电子绕原子核旋转不落入原子核也不脱离原子核运动，就是离心力与引力能随时平衡。以上从能量守恒定律证实了原子跃迁不可能发射光子，我们从物理现象也能证实原子跃迁不可能发射光子。假如光子是原子跃迁发射出去的，那么它存在都多问题无法解释；一、原子中有发光轨道(激发态)和吸光轨道(基态)，这两个轨道都靠得很近，激发态发射出去的光子为什么不被基态吸光轨道的电子吸收，而形成光短路，为什么它一定要舍近求远？二、原子发光还是吸光是由温度决定的，任何物质温度低时就吸光，温度高时就发光，跃迁理论的发光和吸光是同时进行的，无法解释物质发光和吸光与温度的机理关系。三、原子跃迁的结果就是打乒乓球跃迁理论认为一个电子只能吸收一个光子，原子在平衡态时各轨道电子的引力与离心力是平衡的，没有多余的能量发射光子，原子不发光(如黑夜)，但是吸收一个光子后，就会失去平衡而跃迁发光。波尔的发光机理是当一个光子射入到原子的低能(基态)轨道时，原子吸光电子从低能(基态)轨道跃迁到高能(激发态)轨道去，高能(激发态)轨道的某个电子被激发而发射一个光子，发射光子的电子失去了能量又跃迁到低能(基态)轨道去，这样从单个原子的能量来分析完全符合能量守恒定律。可是我们从多个原子来分析就会发现它们是在打乒乓球，如原子A的基态吸收光子后会立即跃迁到激发态，激发态要发射光子再跃迁到基态原子才平衡，而原子A发射的光子假如被原子B吸收，而原子B同样也会像原子A —样又发射光子出去，又如发射到原子C，同样原子C也像原子A、原子B —样再发射出去，如此反复，就像是打乒乓球，这样的结果就是一旦有光，光就不会消失。也就是说，在黑暗的暗室里只要灯量一次，就像打乒乓球发球一次，光子就会在暗室里不停的运动形成光线，灯灭了光线也不会停止运动，暗室就会长期变亮。再则如果灯不灭，灯会连续不但的发光，由于电子只能吸收一个光子不能存贮光子，室内的光子就会越来越多，如此反复，房间会越来越亮。可事实不是这样的，灯灭了后暗室的光线会立即消失变暗，也就是说原子可以将光子完全吸收并存贮，吸收光子后原子温度会上升。更简明的说，原子跃迁理论不能吸光，因为跃迁理论的每一个电子轨道的能量是非常严格的，不能多也不能少，否则就会失去平衡，因此，电子没有光子的贮存位，因为任何一个电子再长期吸收光子它就会失去平衡。有人会说跃迁理论的计算精度与实际测试结果已经非常接近了，怎么可能会有错误呢？这一点实际上是数学家的杰作，如比热公式的计算也非常准确，它是经验公式，又如实际气体的计算公式有几十个，它们都计算得很准确，而范得华的公式能说明分子运动的 规律，所以教材上实际气体的计算公式以范得华的公式为主，可见，能准确计算并不能表示机理是正确的，经验公式的计算结果还会更准确。既然光子不是原子跃迁发射的，光子又是怎样发射的呢？光子存在于原子中的什么位置呢？要知道光子是怎样发射的必须先了解光子存在于原子中的什么位置？在原子中是怎样运动的？是什么力将它发射的？如法院审理凶杀案，先必须要看到尸体才能确定是否已死，否则就不受理，更不用说断案，是否凶杀还得看致命点，要确认这个伤口是不是致命伤。现在的原子发光，连光子处在原子中的什么位置，是怎样运动的，是什么力将光子发射出去的都不明确，就如凶杀案中尸体、伤口、凶器都没有找到，按法律角度来说根本就不受理，更不用说断案，也就是说属无头案。科学不像法律，可以先假设后证明，但是没有得到全面证实时还是可以否认。光子存在于原子中的什么位置呢？晚上我们打开灯可以看到室内的物体，把灯关了后立即就是一片黑什么也看不至IJ，这说明光子完全被物体吸收了，物体是由原子组成的，也就是说光子被原子吸收了，原子吸收了光子，光子就存在于原子中，哪么光子存在于原子中的什么位置？它是怎样运动的呢？我们可以从光子的运动规律来推理光子存在于原子中的什么位置，光子是运动的，运动的就不可能粘贴在某个粒子上，只能与运动的形式组合在一起。运动形式只有直线运动、碰撞运动、振动、圆周运动这四类，我们来推理光子在原子中是那种运动，这样就可以推理光子存在于原子中的什么位置。直线运动光子在原子外是直线运行的，而在原子中就不可能再直线运行了，因为原子体积很小直线运行就会射出原子体外，因此光子被原子吸收后就不能直线运行，只能在原子内绕行。光子在原子中直线运动可以完全否定。碰撞运动碰撞运动光子可以改变方向，反复的碰撞可以不但的改变方向，光子就有可能存在于极小的原子中，但是原子的外表面是敞开，光子碰撞时逃逸出原子的几率很大，如分子在密封的容器中碰撞，温度上升时容器内的压力就会上升，当容器口打开时压力就会下降，说明容器内的分子逃逸出容器，光子在敞开的原子中碰撞，肯定有大量的光子逃逸出来，逃逸出来的光子就会射入我们的眼睛，哪我们看到的所有物体都是发光的了，显然光子是碰撞运动与实际不符，我们又可以排出光子是在原子中碰撞运动。振动振动的空间可以很小，原子容积完全可以容纳光子在其中振动运动，但是振动得有作用力给光子，还必须有引力，否则它就不一定在原子中振动，它可以在原子外振动，因此要使光子能在原子中振动运动原子必须给光子引力。圆周运动圆周运动可以做到很小的圆周运动，光子完全可以在原子中做圆周运动，但是圆周运动必须有向心力才能维持圆周运动，向心力就是对光子的拉力，也就是对光子的引力。 上面分析了光子在原子的空间内所有的运动方式，光子能在原子的空间内运动只有两种情况，光子在原子中振动或圆周运动，但这两种情况都必须给光子引力，否则光子就不能在原子内运动，如果光子不在原子内运动，就会随时射入我们的眼睛，我们随时就能看到光，就只有白天没有黑夜了。由此推理，光子在极小的原子内运行而不绕出去，必定是原子中的什么粒子对它有引力，否则，它就不可能处在原子中，也就是光子会射穿原子，原子就不存在吸光现象，可事实上原子是可以吸收光子的，不仅如此原子吸光是有条件的，它与温度有关，当温度高于某值时原子不仅不吸光，相反还会发光，这充分证明原子对光子有作用力，否则原子就不存在什么情况吸收光子什么情况发射光子，可见原子中有什么力吸引着光子是无可非议的了，此力除与温度有关外还与光照强度有关。另现在的试验已证实光子是有静止质量的，有静止质量地球对光子就有万有引力，光子必须克服地球的引力才能存在于原子中，也就是说原子中有某种引力拉着光子才不被地球引力吸引过去，光子在地面直线运行时几乎没有受到一点地球引力影响，这说明原子对光子的作用力远大于地球的引力。否则，大量的光子被地球吸引到地球表面来，那地球表面就会是光子海洋了。宇宙中的黑洞对光就有强大的吸引力，它不仅没有光线反射出来(我们无法看到它)，就连光从它周边通过也被它吸进出，它能使光线弯曲，黑洞吸光已经被证实了，黑洞物质也是由原子组成的，这更充分说明原子对光子有吸引力。可是从现在的经典力学还没有找到什么力能对光子有作用，但在不争的事实中肯定了这个力存在，这个力是原子中的什么粒子给的呢？大量的试验证实电子可以发光，因此电子对光子有作用力的可能性最大。明确了原子对光子有引力，光子是在原子中做振动运动还是圆周运动呢？光子在原子中振动运动的可能性极小，因为振动不仅要引力还要排斥力，并且要两个物体给引力和排斥力才能振动，而振动不能发射光子，因为光子运动的两个方向都被给它引力的粒子堵住了，所以无法发射光子，因此振动运动也可以排出。光子的质量比电子的质量小很多，如果是电子对光子有引力，光子在电子的引力作用下就会绕电子旋转，电子就是光子的核心，光子产生的离心力与它们的引力平衡，因此光子在原子中运动只有是圆周运动。确定了这个力的存在光子是怎样发射就很容易理解了，当温度上升时或受到外力作用时，使电子自旋的速率上升，也就是光子绕电子的旋转速率上升，因此会出现离心力大于电子与光子之间的引力，光子就会离电子的引力而直线运行，这就是光子发射的机理，它完全符合经典力学。既然证实光子与电子之间存在引力，这个引力的大小与它们之间的距离关系是怎样的呢？从万有引力和静电引力的相似性来推理，这个引力也是与它们之间的距离(半径r)的平方成反比，光子也含有像电子电量一样但不是电量的量值，这里先叫它光量吧，这个量也有极性，像静电一样同极相排斥，异极相吸引，即光子与电子之间是引力，光子与光子之间是排斥力，它们的大小与万有引力和静电引力的特性相似；即F=JJ2K/r2J1是光子的光量，上是电子的光量，K是常数，它是光子和电子之间的引力常数这里就叫做光电引力常数吧，r是光子与电子之间的距离(半径r)。此公式还只是推理，还没有得到证实，但是光子与电子之间存在引力是可以肯定的。同理，我们也可以推测夸克绕中子及质子运动也存在引力，它的力变特性也跟万 有引力及静电引力相似，也是F=L1 L2K/r2L1是夸克的量子，L2是中子或质子的量子，K是常数，它是夸克和中子或质子之间的引力常数，r是夸克与中子或质子之间的距离(半径r)。由上推理，我们可得到这样的定理，“物质没有最大，在宇宙中找不到最大的星球，大的还有大的，粒子没有最小，粒子分了还可以再分，每个被分的粒子与原粒子都有引力，粒子越小引力越小，对宏观的影响就越小。”当我们认为太阳是最大的个体时，我们又发现了比太阳更大的黑洞，当我们认为光子是最小的时候现在又找到了夸克。粒子没有最小告诉我们粒子分了还可以再分，因此粒子没有最小，光子、夸克可以再分，被分出来的粒子与原粒子都存在引力，引力的大小都存在F=X1X2KzV2关系，这里X1是被分出粒子的量值，L2是原粒子的量值，K是引力常数，r是它们之间的距离(半径r)。由于它们没有电性，所以电力、磁力对它们都没有影响，无法用这类仪器来测量它们之间的引力。根据上述推理，我们绘出推理的原子结构图如图9，图中原子核为100、质子为101、中子为102、夸克为103、电子为104、光子为105。它的运行方式跟星球相似，中子和质子结合在核中形成原子核，每个中质和质子的外围有夸克围绕它旋转，光子则围绕电子旋转，电子又带着光子围绕原子核旋转。与星球运行方式相同，当光子或夸克再分出子孙时，它的子孙又围绕它旋转，它们相互之间有它们的引力，粒子越小它的宏观作用越小，就越难发现它，这就是原子结构及相互作用力。三、光的宏观现象明确了光子与电子和光子与光子之间有作用力存在这一特性，我们来分析光的一些宏观现象并与现在的理论进行对比，以下我们用力学来分析原子发光、吸光等自然现象。原子发光和吸光原子的发光和吸光完全由温度和光子压力决定，任何物质都能发光和吸光，只是不同的物质发光和吸光的温度点不同，我们知道当温度上升时原子中各粒子的运动速率都上升，也包括了光子绕电子旋转的速率上升，光子的旋转速率上升了离心力就会增大，当光子的离心力大于电子对光子的引力时，光子就会脱离电子的引力发射出去而直线运行，这就是原子发光的机理。发射出去的光子速度并不是从零开始的，光子在发射出去时就有光的速度，它按这个速度惯性运行，因此光子既有me2的动量，由于光子发出是受引力约束的，离心力要大小引力才能发射光子，所以光的能量是一份一份不连续的。原子吸光与发光是相反的，是逆向的，是可逆的，当光束中的光子速度低于或等于电子中的光子速度时，光子就会被电子吸引而围绕这个电子旋转。外界入射原子的光子通常原子不能直接吸收，因为它的速度通常会大于原子中光子的绕转速度，它要通过多次碰撞(如光散射，我们眼睛看到的光就是被照物体的散射光)将能量传给原子使速度下降后才能被电子吸收，原子吸收了这部份光能会升温。不同的物质在相同的温度下，光子的绕转速率是不同的，所以不同的物质吸光能力不同。电子中的光子速度是由温度和光子压力决定，因此原子是吸光还是发光完全由温度和光子压力决定。原子是怎样波动运行的？在大自然中均匀的布满着原子，而原子的外层是电子，电子的外层有光子围绕旋转，因此大自然中布满了光子，原子发光时发射出去的光子在运动过程中就会与这些光子碰撞或产生排斥力，使得光子发生波动，这就是光子运动产生波动的原因，见图10。同时还可解释光在不同密度物质的传播速度，光在不同的物质中传播频率不会改变，但是物质中的原子密度不同波长会改变，由于波长的改变导致光在相同的表面距离的波数不同，原子密度越大，在相同的表面距离中的波数越多，而光的频率不变，在相同的距离波数越多，光的传播速度就会越慢，反之光疏物质的原子密度小，在相同的距离中光的波数少，所以光在光疏物质中传播速度快。因此光在真空中的传播速度最快，空气次之，液体会明显的慢很多。 重要的是，现在的试验已证实了光的波粒二象性，可是确不知道光是怎样波动运动的，这里用经典力学来解释了光的波动运动。光子压力光子压力实际上就是光照强度，光子与光子之间有排斥力，单位容积内的光子数越多，光子与光子之间的作用力就越大，这就是光子压力，光子压力越大阻碍光子从电子中被离心力丢出去的能力越强，因此光子压力越大原子发光的温度越高，原子的吸光能力越强，反之光子压力越小，原子发光的温度就越小，原子的发光能力就越大。它与液体气化完全相似，气压越高气化温度就越高，反之气压越低气化温度就越低，是气压在阻止气化，同理原子发光是光子压力在阻止发光。光子压力的宏观现象如我们在房间内看手机屏幕会很亮，而太阳光直射下看手机屏幕就会很暗，甚至看不到手机屏幕发出来的光，因为太阳光很强，因此被太阳光照射的物体表面会形成很强的光子压力，增强了物体的吸光能力，所以手机屏幕的发光能力大大减弱，发射到我们眼睛中来的光子就大大减少，所以我们在太阳光直射下很难看到手机屏幕发出来的光。反之在暗室内，光线很暗，光子的压力就小，荧光屏发光的能力强，我们看到的屏幕就越亮。光子压力还能破解一个重要的大自然现象一地球温度，我们地球的温度数百万年来的温度都非常的稳定，就算这些年有些“全球变暖”现象，也只是比数百万年前高了几度，可是太阳向地球每年要辐射大量的光子和热量，这些热量到那里去了呢？在地球的大气层外是真空的，也就是地球不会和任何星球有热传导和对流，如果这些热量不消耗和传出去，根据能量守恒定律，太阳对地球数百万年的加热，我们的地球温度到几千度了，我们的地球也成火球了。再则数百万年来太阳发射到地球中的光子累积起来，地球早已是个光子海洋了。可事实并非如此，我们的地球数百万年来的温度并没有太大的变化，地球表面也没有成为光子海洋，这是因为白天我们地球吸收太阳的光子，光子压力上升，到了晚上没有太阳光时，地球上的光子压力减小了，地球就向其它的星球和空间发射光子的能力增大了(就如由常压的水变成了真空，气压减小水就开始蒸化)，使地球的温度散发出去。太阳发射到地球上的光子速度要大于地球辐射到别的星球和空间的光子速度，即太阳辐射到地球上的热量要大于地球辐射出去的热量，这些多余的热量由台风等消耗了，所以我们地球的温
度非常稳定。要证实本文所述的原子结构是否正确，必须要试验测得，本原子结构必须有某粒子对光子有引力，光子才能被原子吸收，本文才能成立，至于是否是电子对光子有引力，还只是推理，还得进行测试。再则，如果是离心力发射光子，那么，光的速度就必须是可变的，否则，原子就不能吸收光子，因为原子吸光必须是光子的速度下降后才能被吸收，否则，光速太大离心力就会过高，离心力就会大于原子的引力，光子还是要脱离原子的引力而发射出去，所以必须要对光子的作用力及光速测试，才能证明文中所述的正确性。为此而设计出一种光子作用力及光速测试装置
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种能测试本文所论述的观点，直观反映光子作用力及光速的测试装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种光子作用力和光速测试装置，包括发射出光束的光源、在所述光束的传输路径两侧设置的一对极板、调节所述极板之间的距离的间距调节器、以及用于展示经过所述极板的光束的光斑的展示器件。在本实用新型的光子作用力和光速测试装置中，所述极板包括电场极板、光极板、温差极板、色差极板中的一种或多种。在本实用新型的光子作用力和光速测试装置中，所述极板为电场极板；所述光子作用力和光速测试装置还包括为所述电场极板施加直流电压、在所述电场极板上形成电场的直流电源或静电发生器。在本实用新型的光子作用力和光速测试装置中，所述光子作用力及光速测试装置还包括固定支承所述极板的绝缘支架。在本实用新型的光子作用力和光速测试装置中，所述极板为光极板；所述光极板包括发光极板、以及吸光极板，所述发光极板和吸光极板分别设置于所述光束的传输路径的两侧。在本实用新型的光子作用力和光速测试装置中，所述极板为两个温差极板；所述两温差极板之间具有一定的温差。在本实用新型的光子作用力和光速测试装置中，所述极板为具有不同颜色的两块色差极板。在本实用新型的光子作用力和光速测试装置中，所述间距调节器包括丝杆调节机构或数控伺服马达调节机构。在本实用新型的光子作用力和光速测试装置中，所述展示器件为供光束投影的显示屏或者让光束感光的胶片。在本实用新型的光子作用力和光速测试装置中，所述显示屏上设有可读出所述光束投影的尺寸大小的标尺。实施本实用新型具有以下有益效果通过在光束的传输路径两侧设置的极板，施加一定的作用力于光束上，并通过光束投影到展示器件上的光斑，来观测光斑的变换，从而推导、测算出光子与光子之间是否有作用力，光速是否可变，是一种创新的仪器设备，为光子研究提供了有力的支持。

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图I是本实用新型光子作用力及光速测试装置一个实施例的示意图2是使用本实用新型的光子作用力及光速测试装置的测试的一个效果示意图3是使用本实用新型的光子作用力及光速测试装置的测试的另一效果示意图；图4是自由落体势能与动能转换的示意图；图5是电子在跃迁时势能与动能的转换示意图；图6是电子围绕着原子核作圆周运动的示意图；图7是电子向原子核方向运动时做功转为势能的示意图；图8是电子反向核心运动时做功转为势能的示意图；图9推理的原子结构示意图；图10光子运动产生波动的示意图。
具体实施方式
如图I所示，是本实用新型的光子作用力及光速测试装置的一个实施例，包括光源I、一对极板2、间距调节器3、展示器件4等，可用于光子与光子之间是否有作用力、什么极板对光子有引力及光速的测试。该光源I要求是平行光源，可发射出平行光束7，提供测试光线。进一步的，该光源I可以具有亮度调节，并且光源I可以更换，可根据要求更换单光谱光源或多光谱光源，以适应不同场合的测试需求。该极板2为一对,两极板2分别设置在光束7传输路径的两侧。极板2是本装置的主要部件，由于光速极快，极板2要尽量长，极板2也是可更换的，根据不同的要求可更换成电场极板、光极板、温差极板、色差极板中的一种或多种，从而确定是什么对光子有引力。电场极板在本实施例中，该极板采用电场极板,两电场极板的材质相同，并且为防止两电场极板间放电，极板表面要光滑没有毛刺，通过电源6在两电场极板上加直流电压形成电场。该电源6可以采用直流电源或静电发生器，在电场极板上施加直流电压，形成电场，测试电场对光束7是否产生作用力。进一步的，用电场极板测试时，两极板2之间要加电压，为防止两极板2之间发生短路，安装极板2的支架要采用绝缘材料制作成的绝缘支架5，起到固定和支承极板2的作用。光极板该光极板包括一块发光极板和一块吸光极板，从而利用发光极板和吸光极板对光束7施加作用力。温差极板该极板采用温差极板时，两极板的材质完全相同，在两温差极板之间产生一定的温差，例如将一块极板2加热、另一块极板2降温，使两极板2的温度不同，按本原子结构来分析，温度的高低，会影响原子周边的光速光子压力，原子吸光的能力会不同，可能低温极板对光速光子的引力要大于高温极板，光子会向低温极板方向偏转。[0134]色差极板该极板2也可采用色差极板,色差极板是两极板的颜色不同,例如一块是白色，一块是黑色。在日常生活中我们发现黑色吸光能力强，白色吸光能力差，可通过本装置更换不同的材料和颜色的极板2测试它们对光子的引力，从而确定到底是什么对光子有引力。如图所示，两极板2的左右有调节两极板2间距的间距调节器3，调节极板2的间距，测试极板2对光子的引力大小。间距调节器3可以是丝杆调节机构，通过使用者手动操作，调节极板2之间的间距；也可以采用数控伺服马达调节机构，通过数控伺服马达进行电动控制调节极板2之间的间距。该展示器件4可以为显示屏，用于通过投影到显示屏上的光斑8，观察光源I发射出去的光束7的扩散情况。进一步的，在显示屏上还设有标尺，可读出光束7投影的光斑8的尺寸大小。使用该测试装置进行光子作用力及光速测试，有如下的测试方法·[0138]一、光子与光子的作用力测试方法如果光子与光子之间有引力，那么一束扩散的光束射出去它会趋向于集中；反之，如果光子与光子之间有排斥力，那么一束直线光束发射出去它会扩散，但是光扩散不一定就是光子与光子之间的作用力导致，当我们的光源I发射的不是平行光，光线就会扩散，特别是绝对平行的光源是很难做到的，为此要区分非平行光导致的扩散和光子与光子之间的排斥力导致的扩散。如果是发射的光源不平行，光线虽然有扩散角度，但是光线的轨迹是直线的，如图2所示。如果光子与光子之间有排斥力，光子的运动轨迹就是抛物线，是曲线的，光子会产生扩散加速度，有加速度它就不是均匀扩散而是加速扩散，所以产生曲线，如图3所示。具体操作如下将测试装置的极板2间距调大，或不安装极板2，测光子与光子之间的作用力，极板2不能对光子产生作用力，所以要将极板2的间距调大或不用极板2，使极板2对光线没有影响。在光源I照射的前方每10米用展示器件4进行一次测量(距离不一定是10米，根据光线强弱而定，光线弱照射距离短，测试距离可短些，光线强照射距离远，测试距离可大些)，测量光斑8的尺寸，至少要测十个点，如每10米一个点十个点的总距离就是100米，比较这10个点的扩散情况，如果这十个点的扩散是按等比扩散，十个点的边沿线连接起来就是一条直线，见图2。图中I是光源1，4是展示器件4，图中有十个展示器件4，并不是十个串在一起测试，而是用一个屏分别测了十次，每次的间距相同，将十次测量的结果按图2的方式表达出来，连接它们的边沿线，如果它们的边沿边线是一直线，说明了这种扩散就是光源I发射光线没有完全平行导致的，不是光子与光子之间的作用力产生的，可以确定为光子与光子之间没有排斥力。如果十个点的扩散是逐渐增大的，连接它们的边沿是如图3所示的抛物线，图中线段9是按等比扩散的直线，线段10按加速扩散的曲线，这就肯定光子与光子之间有排斥力，因为光是直线传播的，光线发生了弯曲就是光子与光子的相互作用导致的，就可以肯定光子与光子之间有排斥力。二、光速的测量现在理论认为光的速度是不变的，而本原子结构的光速与现在理论有冲突，因为，本原子结构的光子发射是由光子的离心力产生的，显然离心力越大光子发射的速度就越大，光线越强；反之则小，光子的离心力是由温度和光子压力决定的，我们知道温度越高，原子中各粒子的运动速率就越高，包含光子的绕转速率。本原子结构是否正确，由光速的测量基本可以决定。操作如下本测试必须先测定上述光子与光子是否存在排斥力，并且必须测到光子与光子之间有排斥力才能进行光速测试。测试原理，如果光子与光子之间有排斥力，改变光的强弱是改变光子的速度，光的扩散就会不一样，因为在相同的测试距离，如果光的速度不同，光到达终点的时间就会不同，光速越慢时间就越长，而光子扩散运动的时间也相应增长了，光子扩散运动的时间增大，光子扩散的距离就会增大，也就是光速越慢，扩散就越大，反之光速越高，扩散就越小。操作与光子作用力测试方法相同，只是要对强光和弱光各测一次，对比它们的扩散是否相同，如果扩散是完全相同的，说明光速是不变的，如果扩散不相同说明光速是可变的。三、光子引力的测试原子能够吸光，肯定原子对光子有引力，原子中有电子、中子、质子等，是它们之间的某一种粒子对光子有引力还是都有引力，我们可以通过测试装置来测量。在图I的装置中，若光子通过两极板2间的缝隙时，某极板2对光子有引力，光线 就会发生偏转。极板2可以更换，更换不同的极板2来确定是什么对光子有引力。以下是各种极板2对光子引力的分析电场极板两极板2加电场后,两极板2的电子数量就会不一样,如果电子对光子有引力，两块极板2对光子的引力就不相同，光子就会偏转。可能出现的问题和注意事项，电子即使对光子有引力，而电子吸光以光子压力和温度有关，不一定与电子的数量有关，这样就会测不出来。再则测试要在黑暗的环境中进行，可能还要对极板2降温，这里要注意的是两电极板2的材质要相同，不能因极板2不同造成对光子的引力不同。如果通电前和通电后两者有偏差，说明电子对光子有引力。温度两极板2的材质完全相同，一块极板2加热，另一块极板2降温，使两极板2的温度不同，按本原子结构来分析，温度的高低，会影响原子周边的光子压力，原子吸光的能力会不同，可能低温极板2对光子的引力要大于高温极板2，光子会向低温极板2方向偏转。黑、白极板2 :在日常生活中我们发现黑色吸光能力强，白色吸光能力差，可通过本装置更换不同的材料和颜色的极板2测试它们对光子的引力，从而确定到底是什么对光子有引力。发光板光与吸光板对光子的作用力一块极板2发光,一块极板2不发光,按理发光板对光子有排斥力，光线投到屏幕时可看到偏转。以上例举了四个例子，我们还可更换其它类型的极板2来测试仪光子的引力，总之光子通过不同的极板2，如果某极板2对光子有作用力，光子就会偏转，从而找出是什么对光子有引力，可见本装置对光子作用力的测试是完全正确的。可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
权利要求1.一种光子作用力及光速测试装置，其特征在于，包括发射出光束的光源、在所述光束的传输路径两侧设置的一对极板、调节所述极板之间的距离的间距调节器、以及用于展示经过所述极板的光束的光斑的展示器件。
2.根据权利要求I所述的光子作用力及光速测试装置，其特征在于，所述极板包括电场极板、光极板、温差极板、色差极板中的一种或多种。
3.根据权利要求I所述的光子作用力及光速测试装置，其特征在于，所述极板为电场极板； 所述光子作用力及光速测试装置还包括为所述电场极板施加直流电压、在所述电场极板上形成电场的直流电源或静电发生器。
4.根据权利要求3所述的光子作用力及光速测试装置，其特征在于，所述光子作用力及光速测试装置还包括固定支承所述极板的绝缘支架。
5.根据权利要求2所述的光子作用力及光速测试装置，其特征在于，所述极板为光极板；所述光极板包括发光极板、以及吸光极板，所述发光极板和吸光极板分别设置于所述光束的传输路径的两侧。
6.根据权利要求2所述的光子作用力及光速测试装置，其特征在于，所述极板为两个温差极板；所述两温差极板之间具有一定的温差。
7.根据权利要求2所述的光子作用力及光速测试装置，其特征在于，所述极板为具有不同颜色的两块色差极板。
8.根据权利要求1-7任一项所述的光子作用力及光速测试装置，其特征在于，所述间距调节器包括丝杆调节机构或数控伺服马达调节机构。
9.根据权利要求1-7任一项所述的光子作用力及光速测试装置，其特征在于，所述展示器件为供光束投影的显示屏，或者让光束感光的胶片。
10.根据权利要求9所述的光子作用力及光速测试装置，其特征在于，所述显示屏上设有可读出所述光束投影的尺寸大小的标尺。
专利摘要本实用新型涉及一种光子作用力及光速测试装置，包括发射出光束的光源、在所述光束传输路径两侧设置的一对极板、调节所述极板之间的距离的间距调节器、以及用于展示经过所述极板的光束的光斑的展示器件。通过改变不同的极板及测试条件，并通过光束投影到展示器件上的光斑，来观测光斑的变换(化)，从而推导、测算出光子与光子之间是否有作用力，什么对光子有作用力及光速，是一种创新的仪器设备，为光学及原子结构研究提供了有力的支持。
文档编号G01L5/00GK202631173SQ20122019601
公开日2012年12月26日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者雷衍章 申请人:雷衍章