从2023年北京高考试题中获得的灵感和新思维与网友分享,探讨光子不断变化的本质。 2023年高考题目:人们发现新的物理现象后,往往会尝试用不同的理论方法进行解释,例如,当他们发现光在地球附近的引力场中传播时,光的频率会发生变化,科学家们就用两种方式来解释。
现象:一束频率为0的光束从地面上的p点向上发射,并指向距离地面h高度(远小于地球半径)的Q点的接收器,接收器接收到的光的频率为。
方法1:根据光子能量e=h=m2(其中h为普朗克常数,m为光子的当量质量,c为真空中的光速)和引力场中的能量守恒定律,可以得到接收者接收到的光的频率: 根据能量守恒定律:
hγ+mgh=hγ0;h 0 = m 2,解:= 0(1-gh c 2)表示远离地球的光的频率变小。
方法二:根据广义相对论,当光在引力作用下在空间中运动时,其频率会发生变化,而当该理论应用于地球附近时,接收者接收到的光的频率也小于0,即得到相同的结论,远离地球的光的频率变小。 为什么会这样? 新决议如下:
为了从根本上分析这一现象,有必要分析和证明光子的结构和光子质量的变化规律。 我在很多文章中讨论过,也论证过光子的结构是倒易的元电荷,圆周电荷遵循m 2r=q的定律,其中m是光子的等效质量,r是光子的空间半径,q是常数。当光子通过地球附近的引力场时,光子内部的引力必须增加,光子的空间半径r必须减小,因为q是一个常数,所以m必须增加,即当光子在地球附近的引力场中传播时,光子的当量质量必须增加。 光子的波长是两个光子之间的距离。 根据万有引力定律,当两个光子的质量增加时,两个光子之间的引力必然会增加,这必然会减小两个光子之间的距离,当光子在地球附近的引力场中传播时,光子的波长必然会减小。 由于光速 c= ,其中 c 是光速,是光的波长,是光的频率; 由于光速c是恒定的,当光子在地球附近的引力场中行进时,光子的波长会变小,而当光子在地球附近的引力场中行进时,光子的频率必须降低。