自由电子运动描述的光本质

摘要:应用力学的观点，分析微观粒子——自由电子的运动特点，掌握电子之间的相互联系和相对运动，用应用现象说明：“光是力在自由电子间相互传递产生的现象，光速是力传递速度。”同时对光及其现象进行分析。

关键词:粒子运动规律；力传递；自由电子受力分析；光速；光源定位；光散射；光折射

引言

随着科学发展，对光本质的认识逐渐接近正确，光所产生的现象就有了更深层次的解释。以往对光现象解释过于模糊，本文是对光及其现象进行微观粒子受力运动分析，解释其中的疑点和矛盾。

一、微观粒子的相互作用和相对运动

现在所掌握的物质运动，是由微观粒子运动和宏观物体运动组成。微观粒子运动中，分子或原子与电子的运动是常见的，也具有运动的特点。

在对粒子运动进行受力分析时，众多运动粒子之间的力传递也是一个重要因素。在空间里,由于粒子间的立体接触，粒子改变运动的力是后面粒子运动时传递的推力。力传递方向是以粒子运动方向为轴线的180度方向。粒子的运动方向发生改变，力传递方向随之改变。

粒子参考其它粒子的位置变化，出现移动和往复移动两种状态。在粒子运动中同时出现两个速度，粒子移动速度和力传递速度，移动速度小于等于力传递速度。力传递所需的时间,是多个粒子相对运动需要时间的总和。如声波中只做振动的分子，把声音传递很远。

静电场的存在表明，电子呈中性。普遍存在的电子具有物质的特点，电子比原子的体积和质量都要小的多。根据惯性原理，电子的运动变化是比较明显的，在其它外力作用时，电子与原子之间存在相对运动。

二、光力传递观点

光源种类很多，光源由微观粒子组成，说明光也是微观粒子运动和变化产生的现象。

（一）光力传递理论分析和实例分析

量子电动力学中有两个观点：1确认光子是传递电磁相互作用的媒介粒子。电磁是力的一种表现形式，说明力传递的存在。2正反带电粒子对可湮没转化为光子。其中，光子和电子的直径大小相等，说明了光的传播介质就是电子。以上两点综合起来就是，光是电子间相互传递的力，复合爱因斯坦的获奖理论——光电效应。

由于电源电压，电子在导体中运动，說明电子可以自由运动。通过电阻时，电流发生变化。说明众多电子，受电阻材料的阻力，流量发生改变，电子在原子间隙里流动，对应阻力的是电源对电子的作用力。电子绕原子运动，电流速度不变。说明所谓的电流是力传递的速度。运动电子通过发光器后依然是电子，没有发生电子和光子的转化。

当电焊施工时，电子运动时推动金属材料的熔滴过渡，并产生光等现象，说明了电子传递力的作用。电子传递的力使金属原子流向母材焊缝，电子运动产生的横向力作用到空气中的电子，空气中的电子在往复移动中传递了力，对光进行了传播。

（二)光力传递观点

任何形式的光源，体积变化产生的膨胀力，使电子的运动状态发生改变。光传播是以光源为中心，力在空间里传递。力的形式是持续波动力，由电子在运动中传递，作用到感光器官上产生了光的感觉。以光源为中心的圆球面上，作用力和传递时间都相等。

在不同波动力的作用下，需要一定的时间，力达到一定的值，才能使电子改变运动。电子改变运动出现了时间的延误，随运动传递的力需要时间来完成，是产生光速的原因。

三、直线传播与光源定位

由于光散射现象的存在，所谓的光直线传播，是眼睛对光源的定位。在均匀透明．内部粒子相对静止的物体中，按一定规律排列的电子受均衡的约束力，运动方向与眼睛与光源两点间的直线方向保持一致。

电子的运动方向与受力有关，给一个电子作受力分析就可以代表。与其实际接触的电子有几个，就受几个方向的力作用，运动方向是合力方向。作用力合大于阻力合时使电子的运动发生变化，运动方向与合力为零的圆面垂直。

可视物体是电子运动受到阻力产生的反作用力，与光源一样定位。电子在运动方向上传递的力，作用到眼睛时，反映出光源或物体的外观。举例:在黑暗的屋里，在门口的方向看到走廊远处的光亮，并不知道光源的种类和形状。

四、光散射与电子相对运动

光散射是以光源为中心向四面八方传播的现象，众多的电子受力改变运动时，相互影响，出现了不同的运动方向。

电子在不同的物体和不同的形态中，与原子的相互影响，排列方式不同。透明度高的物体中会出现图（1）A的排列方式，由于受力均衡，对应的两个电子的距离相等。

在图（1）B中，所标注的力都是在Ｘ．Y轴上的合力,合力数目与电子的数目相等。六个电子结构受力平衡运动时，Ｆsina＋Ｆ阻sina=4.FX1。随着电子的移动，结构形状也不断的变化，维持动态的力平衡。电子间相对位置的改变，出现不同的运动方向和力传递方向。

电子的运动方向在光源为端点的射线方向，不在同一射线上的电子，运动方向不一致。结构形状改变后，电子传递的横向力增加，运动方向上的力降低，也是光亮度随距离变化的原因。

五、光折射现象分析

（一）光通过水和空气界面时，粒子的运动状态

折射现象是在空气和水中做实验，空气有各种气体分子，水中是单一的水分子和围绕在分子周围的自由电子，电子运动幅度较大。

不同的状态的物质，分子之间的空隙不同，影响了电子的排列方式。分子间的空隙决定了阻力大小，与分子的间隙成反比，影响了光的强度。

界面有平面或球面的两种，地球上的水平面也是球面，可以视小面积的水平面为平面。

（二）光的折射的分析

电子的运动方向在单一的水里和空气中是直线方向。我们的眼睛对光源和物体的错误定位, 只是力在两种阻力不同物体的界面传递时，电子的运动方向发生了改变。光折射现象产生条件:1、光源与界面的距离,在不同角度上不相等。2、当眼睛与光源连线到达界面不是最短距离。3、界面两边的物质对光的阻力不同。

折射根本原因是力（作用力和反作用力），随着传递距离的不同，力传递到界面时大小不同，力随着距离的增加逐渐递减。根据光速不变原理，所需的时间会有差异。由于作用在界面上的电子的力，由于距离的变化，产生的横向作用力大小不同，打破了原有的受力平衡。界面的上电子运动相互干扰，使电子的运动方向发生改变，向力小的方向倾斜。随距离变化的横向力相加，折射角与入射角的增大成正比。

对于某个电子的运动方向的判断，代入水平面为X轴的坐标，计算合力方向，得出折射角。如图（2）力沿这个路线传递并作用到眼睛时，使眼睛产生了错觉,将S点光源（物体）定位到电子运动方向的反向延长线的S1点上，两个眼睛确定了距离。如图（3）

结论

自然规律产生的现象中，经过对参与运动的物质进行受力分析，能够得出合理的结论。本篇对电子的运动和受力分析，在光本质上，加深了认识，对其现象的解释有一定的合理性。

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

推荐访问:自由电子 本质 描述 运动