光在玻璃内传播为什么会降速?(2)

2022年08月30日14:06:24 科学 1321

本文是《光在玻璃内传播为什么会降速?》的续篇。

上篇说到光在玻璃内传播会降速,原因是介质粒子使暗能量粒子来回折返,增加了介质内暗能量粒子密度。暗能量粒子密度的增加,意味着磨损光柱头部的能力增加,使光速降低。

本文是在前文给出的玻璃内光线折射路径基础上,解析一下,反射光是怎样产生的。通常,光线的反射、折射同时产生。只给出了折射路径,没有反射光线,不完整。所以,有必要解释一下反射光的产生机制。为方便说清问题,将上文中光线折射路径图引用如下。

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光线从空气到玻璃的折射示意图

请认真看一看此图,光线从空气介质进入玻璃介质,在玻璃上下面的暗能量梯度分布区域内,优雅而丝滑地走了四段弧线。光线从空气入射玻璃,到出射玻璃,一路顺畅丝滑。在玻璃上表面,似乎没有产生反射光的可能性,但实验中,玻璃上表面肯定有反射光与入射光对称性存在。那这反射光是如何产生的?我们现在来分析其原理。但不能学光的球面波理论,它只有非常玄幻的数值计算。我们要给出具体的路径,并要讲出其形成机制,还要使这路径具有动力学意义。

光线在真空中传播,就像钻头在探矿,光柱在暗能量里前进的同时,其头部是有磨损的。其磨损率是多少,只能待定。因为真空中暗能量的密度和暗能量粒子的运动速度,还是待定状态。光柱前进还类似小孩手持的烟花,烟花棒是光柱体,燃放的烟花头光点四射,像光柱的头部被撞飞的光子。从折射率可算出光速在介质中的磨损速度(折射率:真空1.0000、空气1.0003、玻璃1.5000),真空中光速为c,空气中光速=c×(1/1.0003)×100%≈c×99.97%,玻璃内光速=c×(1/1.5000)×100%≈c×66.67%。空气中光失速0.03%,玻璃内光失速33.33%。其失速皆因介质的材料密度改变了介质中的暗能量粒子的密度,即增加了对光柱头部的磨损强度。

讲光线的反射,为什么要讲光柱头部磨损?因为这很重要,光柱磨损下来的光子(即暗能量粒子撞飞光柱头部的光子)汇聚成了反射光!反射光,是光柱掉下来的光子汇聚而成。现在来分析,掉下来的四散的光子是如何汇聚的。

认真研究上面的图示,图中玻璃浅表面处暗能量是呈梯度分布形态的,奥妙就在此梯度里。入射光接触到玻璃表面,此时的光速为c(这里忽略空气对光速的微量降速),光迎着玻璃浅表面处密度梯度分布的暗能量,由疏到密,深入到玻璃内的暗能量粒子相对均匀分布处,这一段区域内,光柱发生了极其微妙的变化:光速从c降至光速c的66.67%。这意味着光柱头部,其单位体积内光子数量的33.33%(100%-66.67%)被暗能量粒子撞飞了,只有66.67%的光子成为了折射光。

飞出来的33.33%的光子,有一个向下俯冲的惯性力,玻璃内暗能量粒子对斜冲下来的光子,有个垂直向上的支撑力。在这两股力的共同作用力下,使斜冲而下的、被撞而散了架的光子,做弹性反弹,与入射角对称的反弹光子,又撞在了密度梯度分布的暗能量粒子上,被这一形态的暗能量粒子接住、在其梯度内滑行、汇聚成反射光。如下图所示。

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光的反射和折射示意图

光柱从A处入射到玻璃面,接着从玻璃面至B处,就在这一段,有33.33%的光子被暗能量粒子撞飞打散。这些散落的光子,在两投力的作用下,反弹、汇聚成BE线的反射光线。光柱在B点出现分流,一束折射进入玻璃,一束反射返回空气。光柱头部是探矿钻头,钻头掘进留下的“管道”,是后续光子跟随的通道。因为在“管道”内顺流而走阻力最小,管壁处的暗能量粒子管束着管内光子,不允许乱跑只能在管内流淌。

反射光从B点滑出玻璃到达空中E点。从玻璃面到E点这段路,同样是迎着密度由疏到密的暗能量粒子,在E点处发生了光子流的分流,分出一条EF线。因空气的折射率低,只分流出其流量0.03%的光子量,它混杂在附近的散射光里,很难被观察到。同理,图中D点处也出现了光子分流,分流出DG线,也是很难观察到。总之,迎着由疏到密的暗能量粒子梯度分布的光子流,会出现分流;顺着由密到疏的暗能量粒子梯度分布的光子流,不会出现分流(图中A点、C点处不会出现分流)。至此,入射光线在介质面上的反射、折射,都有了运动力学上的合理解释。以上图示,都是微观尺度上的示意,宏观上分辨不出、观察不到光线在其中的反射、折射时所走的弧线的。

BC折射光线只有入射光总流量的66.67%,折射光从B点向C点推进中,其光柱头部仍有33.33%的磨损率。只是在这一段暗能量均匀区域,磨损下来的光子是四散而去,均匀分布的暗能量没有汇聚散射光子的能力。紧跟光柱头部而来的光子,保持原有的超光速单光子速度跟进,持续补充光柱头部磨损量,并以超出磨损率66.67%的推进速度,保持住了光柱头部的推进速度。

反射讲完了,现在讲全反射

在上图中B点处设一光源,光线从B射向C点,光线从BCD线路折射出玻璃,进入空气。此光线在D点处被暗能量粒子分流,分流出的反射光线,走DG线射回玻璃,这部分光线很弱。这时,光线从光密介质(玻璃)射入光疏介质(空气)的反射光、折射光都在。现在,以D点为转动轴支点,转动光源B至H点,使折射光线经D点处于平行状态,如下图。

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折射光线处于平行时是全反射发生的临界点

经D点的出射光为水平状态时,反射光线由DG线转到了DK线。这时,奇迹出现了,本有的水平折射光线消失了,它合并到DK反射线上。为什么水平折射光线会消失?因为的暗能量密度梯度分布区域内,不允许穿行其中光线走直线,高密度一侧的暗能量粒子压强大于低低密度一侧,会推着光线转向低密度一侧走弧线,与反射光线DK弧线合并,这就是全反射。光源从H点向下转动,只会发生全反射,在这一定转角内没有折射。

光以一定角度,从光密介质射向光疏介质时,才有全反射现象发生,反过来不行。原因是光密介质内暗能量密度大,致使光密介质浅表层内的暗能量梯度分布的坡度大,光子在其陡坡面滑行弧段短,滑行后与垂直法线偏移角度小,即短程滑行后,就进入了暗能量均匀分布区域不再滑行。

光在光疏介质内滑行(在图中A处),情况正相反,滑行行程长,滑行后与垂直法线偏移角度大,使得光从光疏介质射向光密介质时,入射角大于折射角。在图中,以B点为入射光线的转轴支点,向下转动入射光线的入射角度(即增大入射角),无法做到折射线BC成水平状态。即使入射光线转到从玻璃面平行射入,折射光线BC也不会成水平线。

造成这一现象的原因,是两种介质本身密度不同,带来介质内的暗能量密度不同,从而在介质浅表层所形成了暗能量密度梯度分布的坡度不同,光线在不同坡度内所走的弧线段的弧度大小不同,从而光线的偏转角度有别。出现了,从光密介质射向光疏介质时,有全反射现象,从光疏介质射向光密介质时,不会出现全反射现象,这样奇特的光线路径。

反射、全反射、折射、衍射、测地线,等等,这类光线转弯的物理现象,都是光线在暗能量密度梯度分布区域内穿行的必然结果。神神道道的双缝“干涉”,与衍射一样,只是光线在密度梯度分布的暗能量里穿行而拐弯的普通现象。

光速由暗能量密度决定,光速在介质中减速,只是介质内的暗能量密度增加了而已。如果有一种设备,能使设备介质内的暗能量密度低于真空中的暗能量密度,那么光在这样的设备内穿行,一定超光速。光不可能有波粒二象性,有了粒子理论来解释光的物理现象,光的波动理论该怎么办呢?依赖光的波动理论的引申学说,象宇宙学红移和超光速空间膨胀理论,又该怎么样呢?至少,玄幻的、深奥难懂的球面波光学演算,应该休矣。

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