本文是《光在玻璃內傳播為什麼會降速?》的續篇。
上篇說到光在玻璃內傳播會降速,原因是介質粒子使暗能量粒子來回折返,增加了介質內暗能量粒子密度。暗能量粒子密度的增加,意味着磨損光柱頭部的能力增加,使光速降低。
本文是在前文給出的玻璃內光線折射路徑基礎上,解析一下,反射光是怎樣產生的。通常,光線的反射、折射同時產生。只給出了折射路徑,沒有反射光線,不完整。所以,有必要解釋一下反射光的產生機制。為方便說清問題,將上文中光線折射路徑圖引用如下。
光線從空氣到玻璃的折射示意圖
請認真看一看此圖,光線從空氣介質進入玻璃介質,在玻璃上下面的暗能量梯度分佈區域內,優雅而絲滑地走了四段弧線。光線從空氣入射玻璃,到出射玻璃,一路順暢絲滑。在玻璃上表面,似乎沒有產生反射光的可能性,但實驗中,玻璃上表面肯定有反射光與入射光對稱性存在。那這反射光是如何產生的?我們現在來分析其原理。但不能學光的球面波理論,它只有非常玄幻的數值計算。我們要給出具體的路徑,並要講出其形成機制,還要使這路徑具有動力學意義。
光線在真空中傳播,就像鑽頭在探礦,光柱在暗能量里前進的同時,其頭部是有磨損的。其磨損率是多少,只能待定。因為真空中暗能量的密度和暗能量粒子的運動速度,還是待定狀態。光柱前進還類似小孩手持的煙花,煙花棒是光柱體,燃放的煙花頭光點四射,像光柱的頭部被撞飛的光子。從折射率可算出光速在介質中的磨損速度(折射率:真空1.0000、空氣1.0003、玻璃1.5000),真空中光速為c,空氣中光速=c×(1/1.0003)×100%≈c×99.97%,玻璃內光速=c×(1/1.5000)×100%≈c×66.67%。空氣中光失速0.03%,玻璃內光失速33.33%。其失速皆因介質的材料密度改變了介質中的暗能量粒子的密度,即增加了對光柱頭部的磨損強度。
講光線的反射,為什麼要講光柱頭部磨損?因為這很重要,光柱磨損下來的光子(即暗能量粒子撞飛光柱頭部的光子)匯聚成了反射光!反射光,是光柱掉下來的光子匯聚而成。現在來分析,掉下來的四散的光子是如何匯聚的。
認真研究上面的圖示,圖中玻璃淺表面處暗能量是呈梯度分佈形態的,奧妙就在此梯度里。入射光接觸到玻璃表面,此時的光速為c(這裡忽略空氣對光速的微量降速),光迎着玻璃淺表面處密度梯度分佈的暗能量,由疏到密,深入到玻璃內的暗能量粒子相對均勻分佈處,這一段區域內,光柱發生了極其微妙的變化:光速從c降至光速c的66.67%。這意味着光柱頭部,其單位體積內光子數量的33.33%(100%-66.67%)被暗能量粒子撞飛了,只有66.67%的光子成為了折射光。
飛出來的33.33%的光子,有一個向下俯衝的慣性力,玻璃內暗能量粒子對斜衝下來的光子,有個垂直向上的支撐力。在這兩股力的共同作用力下,使斜沖而下的、被撞而散了架的光子,做彈性反彈,與入射角對稱的反彈光子,又撞在了密度梯度分佈的暗能量粒子上,被這一形態的暗能量粒子接住、在其梯度內滑行、匯聚成反射光。如下圖所示。
光的反射和折射示意圖
光柱從A處入射到玻璃面,接着從玻璃面至B處,就在這一段,有33.33%的光子被暗能量粒子撞飛打散。這些散落的光子,在兩投力的作用下,反彈、匯聚成BE線的反射光線。光柱在B點出現分流,一束折射進入玻璃,一束反射返回空氣。光柱頭部是探礦鑽頭,鑽頭掘進留下的「管道」,是後續光子跟隨的通道。因為在「管道」內順流而走阻力最小,管壁處的暗能量粒子管束着管內光子,不允許亂跑只能在管內流淌。
反射光從B點滑出玻璃到達空中E點。從玻璃面到E點這段路,同樣是迎着密度由疏到密的暗能量粒子,在E點處發生了光子流的分流,分出一條EF線。因空氣的折射率低,只分流出其流量0.03%的光子量,它混雜在附近的散射光里,很難被觀察到。同理,圖中D點處也出現了光子分流,分流出DG線,也是很難觀察到。總之,迎着由疏到密的暗能量粒子梯度分佈的光子流,會出現分流;順着由密到疏的暗能量粒子梯度分佈的光子流,不會出現分流(圖中A點、C點處不會出現分流)。至此,入射光線在介質面上的反射、折射,都有了運動力學上的合理解釋。以上圖示,都是微觀尺度上的示意,宏觀上分辨不出、觀察不到光線在其中的反射、折射時所走的弧線的。
BC折射光線只有入射光總流量的66.67%,折射光從B點向C點推進中,其光柱頭部仍有33.33%的磨損率。只是在這一段暗能量均勻區域,磨損下來的光子是四散而去,均勻分佈的暗能量沒有匯聚散射光子的能力。緊跟光柱頭部而來的光子,保持原有的超光速單光子速度跟進,持續補充光柱頭部磨損量,並以超出磨損率66.67%的推進速度,保持住了光柱頭部的推進速度。
反射講完了,現在講全反射。
在上圖中B點處設一光源,光線從B射向C點,光線從BCD線路折射出玻璃,進入空氣。此光線在D點處被暗能量粒子分流,分流出的反射光線,走DG線射回玻璃,這部分光線很弱。這時,光線從光密介質(玻璃)射入光疏介質(空氣)的反射光、折射光都在。現在,以D點為轉動軸支點,轉動光源B至H點,使折射光線經D點處於平行狀態,如下圖。
折射光線處於平行時是全反射發生的臨界點
經D點的出射光為水平狀態時,反射光線由DG線轉到了DK線。這時,奇蹟出現了,本有的水平折射光線消失了,它合併到DK反射線上。為什麼水平折射光線會消失?因為的暗能量密度梯度分佈區域內,不允許穿行其中光線走直線,高密度一側的暗能量粒子壓強大於低低密度一側,會推着光線轉向低密度一側走弧線,與反射光線DK弧線合併,這就是全反射。光源從H點向下轉動,只會發生全反射,在這一定轉角內沒有折射。
光以一定角度,從光密介質射向光疏介質時,才有全反射現象發生,反過來不行。原因是光密介質內暗能量密度大,致使光密介質淺表層內的暗能量梯度分佈的坡度大,光子在其陡坡面滑行弧段短,滑行後與垂直法線偏移角度小,即短程滑行後,就進入了暗能量均勻分佈區域不再滑行。
光在光疏介質內滑行(在圖中A處),情況正相反,滑行行程長,滑行後與垂直法線偏移角度大,使得光從光疏介質射向光密介質時,入射角大於折射角。在圖中,以B點為入射光線的轉軸支點,向下轉動入射光線的入射角度(即增大入射角),無法做到折射線BC成水平狀態。即使入射光線轉到從玻璃面平行射入,折射光線BC也不會成水平線。
造成這一現象的原因,是兩種介質本身密度不同,帶來介質內的暗能量密度不同,從而在介質淺表層所形成了暗能量密度梯度分佈的坡度不同,光線在不同坡度內所走的弧線段的弧度大小不同,從而光線的偏轉角度有別。出現了,從光密介質射向光疏介質時,有全反射現象,從光疏介質射向光密介質時,不會出現全反射現象,這樣奇特的光線路徑。
反射、全反射、折射、衍射、測地線,等等,這類光線轉彎的物理現象,都是光線在暗能量密度梯度分佈區域內穿行的必然結果。神神道道的雙縫「干涉」,與衍射一樣,只是光線在密度梯度分佈的暗能量里穿行而拐彎的普通現象。
光速由暗能量密度決定,光速在介質中減速,只是介質內的暗能量密度增加了而已。如果有一種設備,能使設備介質內的暗能量密度低於真空中的暗能量密度,那麼光在這樣的設備內穿行,一定超光速。光不可能有波粒二象性,有了粒子理論來解釋光的物理現象,光的波動理論該怎麼辦呢?依賴光的波動理論的引申學說,象宇宙學紅移和超光速空間膨脹理論,又該怎麼樣呢?至少,玄幻的、深奧難懂的球面波光學演算,應該休矣。