光，可不可以不神秘？
????百度上看到：電磁波是同向震蕩且相互垂直的電場和磁場。光是電磁波，我一直無法理解光的“同向震蕩”。如果光是同向震蕩的電場和磁場，那么光在電場或磁場中，波長為什么不發(fā)生變化？又為什么會有偏振？磁場依賴于電場，電場依賴于物質(zhì)，因此，同向震蕩是否可以理解為物質(zhì)的往復(fù)運(yùn)動？
我個人覺得這種方式更容易理解光的性質(zhì)：
1.光子是互相環(huán)繞的正反電子
2.電子靠近光子時，會與光子中的同性電子交換
假設(shè)：以上兩條成立！我們來看下會發(fā)生什么
1.由于自由正電子數(shù)量稀少，光子總數(shù)量基本不變，均勻分散在空間中——微波背景輻射
2.光子互旋面與傳播方向存在三種情況：平行、垂直、0到90度之間的夾角——光的偏振
3.?具有波動性，并具有電中性、磁中性、自旋為1等特征
4.波長越短，穿透性越弱——截面積的大小問題
5.穩(wěn)定的物質(zhì)，電子能量固定，因此會改變自然光的頻率，產(chǎn)生特定顏色。也正因此，黑色物體吸熱效率高于白色物體。
6.高溫物體，電子能量提高，因此會提高光子的頻率，產(chǎn)生可見光
7.可以產(chǎn)生光電效應(yīng)
8.可以產(chǎn)生法拉第效應(yīng)
9.可以產(chǎn)生康普頓效應(yīng)
10.可以產(chǎn)生正反電子對
所以那兩條假設(shè)對不對？
我不知道！
這是個人看法！是純理論！是純粹的個人興趣！無中生有的推測！
因此！有沒有事實錯誤？我個人認(rèn)為是正確的！但請讀者自行判斷！
如果有事實錯誤，還請指出來！感謝！
下面附上論文形式的總結(jié)！感興趣可以簡單看看，不感興趣就算啦！
光子結(jié)構(gòu)模型
頓
摘 要：
???????現(xiàn)代光學(xué)理論，往往把光當(dāng)做穩(wěn)定、不可分割的基礎(chǔ)粒子來進(jìn)行研究。量子力學(xué)認(rèn)為，電子躍遷發(fā)出光，電子吸收光導(dǎo)致電子躍遷。這一理論將能量描述為物質(zhì)，將物質(zhì)描述為能量，對經(jīng)典物質(zhì)——能量觀念造成很大沖擊。假如換一種思路，把光當(dāng)做不穩(wěn)定、可分割的復(fù)合粒子，你會發(fā)現(xiàn)更容易解釋光的性質(zhì)。光是以光速傳播的互相環(huán)繞的正負(fù)電子對。物質(zhì)發(fā)光和電子躍遷可以解釋為：光子與電子反應(yīng)，改變了光子和電子的能量，產(chǎn)生了發(fā)光現(xiàn)象和電子躍遷。龔祖同先生于《光子結(jié)構(gòu)論》一文中，將光子描述為由原子提供的正負(fù)粒子組成的類氫結(jié)構(gòu)。類氫結(jié)構(gòu)下，光子與電子能夠極限靠近，因此具有隱性不穩(wěn)定性：光子與電子本質(zhì)不變，但能量交換。我們可以建立光子的正負(fù)電子對互旋結(jié)構(gòu)模型，利用光子的隱性不穩(wěn)定，來解釋電磁波的形成原理，研究光子的能量傳遞效應(yīng)，以及生活中與電磁波有關(guān)的各種現(xiàn)象，并以光子模型解釋光電效應(yīng)、光的偏振、發(fā)光原理、物質(zhì)顏色等。
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關(guān)鍵詞：電磁波；光子；光子結(jié)構(gòu)；正負(fù)電子對；湮沒；能級；電子躍遷；電子交換
中圖分類號0431.1? ???????????????文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A
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0? 引言
?????? 先來簡單回顧一下光的認(rèn)知過程。根據(jù)文獻(xiàn)記載，我國春秋戰(zhàn)國時代，墨翟便開始觀察光。那時候人們認(rèn)識了光的簡單的性質(zhì)：直線傳播、反射和折射。歐幾里得在《光學(xué)》中也有類似描述。但在我國古代，光學(xué)的研究僅僅萌芽，并未深入。真正開始研究光的性質(zhì)的，是荷蘭數(shù)學(xué)家斯聶耳和法國的笛卡爾，他們發(fā)現(xiàn)了光的折射定律，嘗試用幾何來研究光。費馬于1657年完善反射定律和折射定律。之后哥里馬和胡克又觀察到了光的衍射現(xiàn)象，波動光學(xué)由此開始。十八世紀(jì)初，牛頓首次用三棱鏡實驗發(fā)現(xiàn)了光的色散，證明自然光是復(fù)合光，并發(fā)現(xiàn)牛頓環(huán)。牛頓環(huán)是光的波動性的有力證據(jù)，但牛頓更傾向于光的粒子說，所以直到十九世紀(jì)，英國醫(yī)生楊才利用光的波動性解釋了牛頓環(huán)，并用雙縫干涉實驗，首次發(fā)現(xiàn)了光的干涉現(xiàn)象。英國人馬呂斯于1808年發(fā)現(xiàn)光在兩種介質(zhì)面上反射時的偏振現(xiàn)象，菲涅斯和阿拉果在1819年提供了相互垂直的偏振光不相干涉的最終證明。英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)法拉第效應(yīng)——即偏振光在磁場中的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。麥克斯韋建立電磁場理論，認(rèn)為光是一種電磁波。法國科學(xué)家索菲在1862年利用旋轉(zhuǎn)鏡法測量了光速。之后人們發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，普朗克在此基礎(chǔ)上提出量子論，愛因斯坦同樣以量子觀念解釋了光電效應(yīng)。至此，光學(xué)理論基本成型。現(xiàn)代科學(xué)又發(fā)現(xiàn)正負(fù)電子對可以湮滅，產(chǎn)生光子，以及光子可以產(chǎn)生正負(fù)電子對。但對于光子結(jié)構(gòu)，目前仍處于理論階段。
?????? 多年來，人們試圖利用模型，來解釋光的各種現(xiàn)象，也因此誕生了關(guān)于光的各種理論。例如“薛定諤的貓”所描述的疊加態(tài)理論。該理論認(rèn)為，光在被觀察以前，處于粒子與波的疊加狀態(tài)，被觀察后，疊加狀態(tài)坍縮，光坍縮成粒子或波。這種理論，把隨機(jī)性當(dāng)成了微觀粒子的內(nèi)稟屬性，電子雙縫衍射實驗是驗證該理論的一種理想實驗。然而，正如愛因斯坦所說——也正如大部分人所想：上帝不會擲骰子。宏觀世界不存在“即死又活的貓”，組成宏觀世界的微觀粒子，也不應(yīng)該存在“即死又活”的狀態(tài)。
???????總結(jié)電磁波的特性，包括以下幾點：直線傳播、反射、折射、散射、衍射、干涉、偏振、光電效應(yīng)，以及穿透力與波長的關(guān)系等。
?????? 為了解釋光的各種特征，下文將給出光子的一種結(jié)構(gòu)模型，并以此模型來解釋光的各種性質(zhì)和能量輻射的過程。
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1 光子結(jié)構(gòu)模型與性質(zhì)
?????? 康普頓于1923年在X光散射實驗中，發(fā)現(xiàn)X光波長隨散射角度變化的現(xiàn)象，被稱為康普頓效應(yīng)。按照經(jīng)典電磁理論，散射前后光頻率應(yīng)該保持不變，不應(yīng)出現(xiàn)波長變長的散射光。
???????后來利用光的量子假說，有效的解釋了康普頓效應(yīng)：光子與電子彈性碰撞，導(dǎo)致光子的一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，從而頻率變低。
???????這里把光與電子的碰撞，解釋為彈性碰撞。但彈性碰撞無法解釋法拉第效應(yīng)，同時在解釋物質(zhì)發(fā)光、顏色時也有一定困難。
???????當(dāng)代量子理論，對物質(zhì)顏色的解釋是，物質(zhì)吸收特定頻率的光，而非彈性碰撞。物質(zhì)表現(xiàn)為紅色，是因為物質(zhì)吸收其他頻率的光，而不吸收或少量吸收紅色光。這里將光子當(dāng)做電子躍遷的產(chǎn)物。這一理論又無法解釋康普頓效應(yīng)中，散射頻率與散射角的關(guān)系。
???????量子力學(xué)在研究微觀粒子時，將物質(zhì)描述為能量，或者說將能量描述為物質(zhì)的屬性。量子力學(xué)對電子躍遷的解釋是：電子吸收光子，提高能級，實現(xiàn)電子躍遷；電子從高能級躍遷到低能級，并以光的形式輻射能量。這種方式可以有效解釋電子、光子的各種性質(zhì)，但打破了物質(zhì)與能量的概念。
1.1 光子的結(jié)構(gòu)模型
????電磁波是一對以光速傳播的互繞正反電子對。光子結(jié)構(gòu)如圖：
1.1.1光子形態(tài)
???????光子是一對互相旋繞的正負(fù)電子對。這里用γ表示光子，e+表示正電子，e-表示負(fù)電子。
1.1.2? 光子形成的原理
???????一對正負(fù)電子，在相互靠近時，電引力勢能轉(zhuǎn)化為動能，正負(fù)電子互相環(huán)繞，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并沿某一方向光速運(yùn)動?；ハ喹h(huán)繞的速度表現(xiàn)為波長長度。根據(jù)動量守恒，需要重核吸收反沖。
1.1.3? 光子的結(jié)構(gòu)
???????光子是相互環(huán)繞的正負(fù)電子對，正負(fù)電子自旋相同，由于磁矩作用，正負(fù)電子互繞面與磁矩方向垂直。
1.1.4 ?光子的性質(zhì)
?????? 1）電中性：正負(fù)電荷相互抵消，表現(xiàn)為電中性。
?????? 2）磁中性：磁矩相互抵消，表現(xiàn)為磁中性。
?????? 3）互繞性：光子中的正負(fù)電子對互繞運(yùn)動，互繞速度越快，能量越高，表現(xiàn)為頻率越高，波長越短，正負(fù)電子對越容易分離。
?????? 4）電子交換性：光子極易與電子反應(yīng)，產(chǎn)生新的光子和新的電子，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。
1.1.5 ?光子的生成：正負(fù)電子對湮沒產(chǎn)生光子。
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1.1.6? 光子分解：
???????光子吸收能量，可以使正負(fù)電子對脫離互繞運(yùn)動，恢復(fù)勢能。如高能光子相互作用，生成一對正負(fù)電子，以及一個低能級的光子：
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?????? 其中表示能量降低。
1.1.7? 光子的電子交換
?????? 1）光的降頻反應(yīng)：高能級光子靠近低能級電子時，光子中相反電性的電子與低能級電子結(jié)合，形成一束低能級光子和一個高能級電子。
?????? 其中表示能量降低，表示能量提高。
?????? 2）光的升頻反應(yīng)：低能級光子靠近高能級電子時，光子中相反電性的電子與高能級電子結(jié)合，形成一束高能級光子和一個低能級電子。
?????? 其中表示能量降低，表示能量提高。
???????以上即是光子的結(jié)構(gòu)模型及性質(zhì)。由于在此模型下，正負(fù)電子對湮沒生成單個光子，故無法用動量守恒解釋其傳播速度生成過程。推測：光速的形成可能與質(zhì)子或中子有關(guān)聯(lián)。
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2 利用光子結(jié)構(gòu)模型研究電磁波性質(zhì)
?????? 根據(jù)以上模型，可以解釋電磁波的性質(zhì)：
2.1 ?光電效應(yīng)
???????光電效應(yīng)是指：在高于某特定頻率的電磁波照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會被光子激發(fā)出來而形成電流，即光生電。
???????光電效應(yīng)的電子交換解釋：一束高能級光子，光子中電子能量高于原子外層電子能量，光子與原子外層電子足夠接近時，發(fā)生電子交換，光子吸收原子外層的低能級電子，釋放一個高能電子。釋放的電子能量足夠高時，會脫離原子核形成自由電子，產(chǎn)生放電現(xiàn)象。
2.2 ?光偏振
?????? 光的偏振一般指光的電矢量偏振，光波電矢量振動的空間分布對于光的傳播方向失去對稱性的現(xiàn)象。光有三種偏振：線偏振光、橢圓偏振光、圓偏振光。
?????? 光偏振的互繞性解釋：互繞運(yùn)動的電子對，當(dāng)互繞面平行于電磁波方向時，表現(xiàn)為線性偏振光；當(dāng)互繞面垂直于電磁波方向時，表現(xiàn)為圓偏振光；當(dāng)互繞面與電磁波方向存在不垂直的夾角時，表現(xiàn)為橢圓偏振光。
?????? 線偏振波動圖像如下圖所示：
?????? 其中一條線代表正電子，另一條線代表負(fù)電子，兩段波的錯位為正負(fù)電子間距。
2.3 ??法拉第效應(yīng)
???????法拉第效應(yīng)是指：當(dāng)一束平面偏振光通過置于磁場中的磁光介質(zhì)時，線偏振光的偏振面就會隨著平行于光線方向的磁場發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
???????法拉第效應(yīng)的電子交換解釋：
???????1）磁光介質(zhì)中的電子處于磁場中，由于電子自旋的磁矩作用，介質(zhì)中的電子自旋方向會與磁場形成夾角。
???????2）線偏振光中正負(fù)電子對，互繞面與電磁波方向在同一平面，故正負(fù)電子的自旋方向與電磁波方向平行。
???????以上兩種電子，自旋方向不同。在法拉第效應(yīng)實驗中，偏振光捕獲電子形成新的光子。新生成的光子中，由于正電子與捕獲的電子自旋方向存在夾角，在磁矩作用下，正負(fù)電子對自旋與互繞方向發(fā)生扭轉(zhuǎn)，會以新的互旋平面相互旋繞，與原互旋平面形成法拉第旋轉(zhuǎn)角。
2.4 ??化學(xué)反應(yīng)發(fā)光
???????部分劇烈的化學(xué)反應(yīng)，會發(fā)出光。以氫氧燃燒反應(yīng)為例，氫氧原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，氧原子中的電子，因被氫原子中質(zhì)子捕獲而被激發(fā)，躍升到高能級。處于高能級的電子捕獲低能級電磁波（如宇宙微波背景輻射中的電磁波），產(chǎn)生高能級光子，和低能級電子。電子能級變低表現(xiàn)為物質(zhì)溫度降低；光子的互繞速度變大，達(dá)到可見光波長。
2.5? ??物質(zhì)顏色的光學(xué)原理
???????顏色對應(yīng)的是光的波長。不同波長的光，被人眼識別為不同的顏色。物質(zhì)在自然光下表現(xiàn)為特定顏色，其本質(zhì)是：物質(zhì)中的電子，其能量與特定波長的光子能量相似。以銅為例，銅在自然光下表現(xiàn)為紫紅色，是因為自然光中，紫紅色波段的光子，與銅發(fā)生電子交換后，光子頻率仍處于紫紅色波段。而其他頻率的光子，與銅發(fā)生電子交換后，頻率會向紫紅波段靠攏。這也能說明黑色吸熱快與白色吸熱慢的原因，黑色物質(zhì)電子平均能量較低，白色物質(zhì)電子平均能量較高。
???????光的電子交換是實現(xiàn)能量傳遞的最重要的方式，由于宇宙微波背景輻射的普遍存在，物質(zhì)時刻在進(jìn)行著與光子的電子交換，所以物質(zhì)在外太空會快速降溫。假如完全屏蔽電磁波，不考慮其他熱輻射形式的影響，屏蔽的物體溫度應(yīng)當(dāng)保持不變。
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3 結(jié)論
???????光子是雙電子互旋結(jié)構(gòu)，且光子隱性不穩(wěn)定，能夠與自由電子發(fā)生電子交換。利用光子的雙電子模型，可以有效的解釋很多自然現(xiàn)象。雖然人們目前無法直接觀測光子，但仍舊可以利用光表現(xiàn)出來的性質(zhì)建立光子模型，推斷光子的其他性質(zhì)，并用實驗來檢驗?zāi)Ｐ?。在此模型下，人們將永遠(yuǎn)無法利用光學(xué)儀器直接觀察電子。
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