波的基本概念为,波源振动产生波,波是振动的传播,但研究表明,波的产生和传播与振动无关,与力相关。其实,波与振动无关已被感知,国外教科书中,波由触动产生,波是一种扰动。遗憾的是,虽然感知到波与振动无关却未能重新认识波,致使书中描述的波,时而振动,时而不振动,在解释波现象时,显得混乱和无奈。

若重新认识波,须确定波的本质。波的本质应该是力。实验表明,机械波由推动产生,符合力的定义。光有压力,证明电磁波是力。波有强弱方向和作用点,符合力的三要素。引力有传播速度,说明力可以传播。

波不振动,波是力,这两个对波的不同认识,从根本上改变了几百年来对波的理解,使建立在波是振动的传播基础上的所有理论假说和概念失去依据,并带来许多新认识。

1.机械波

1.1.水面波

图1显示,手指向下推动横杆并即刻停住时,水面出现一列波。图2显示,手指推动横杆后即刻抬起使横杆完成一次振动,水面出现两列波。实验表明,水面波由推动产生,波源一次振动为两次推动产生两列波。结论:水面波由力的推动产生,是向周围扩展的力。

1.2.声波

图3是书中插图,译文为,鼓面向右运动时空气分子挤到一起产生密部,向左运动时产生疏部。译文前半表明,声波由推动产生,但后半毫无道理。对图3观察会这样理解:鼓面向右运动时产生一列波,向左运动时同样产生一列波。其实,图3表达了波源振动与波的关系,即,波源振动产生持续的波,并非振动的波。由于任何位置都能听到鼓声,所以鼓面发出的是向周围扩展的波。

1.3.脉冲波

图4(b)表示,物体A撞物体C时,撞击力激起脉冲波,使物体B运动。毋庸置疑,脉冲波由物体A的撞击力产生,是力在物体C中的传播。如果将物体B置于物体C上面或两侧,物体A撞击物体C时,物体C上面或两侧的物体B也会运动,这说明,脉冲波是向周围扩展的力。

1.4.波的衍射和干涉

衍射是波在障碍物周围发生方向改变的现象,图解为,大海的波浪进入港湾并扩展开来。若实地观察会看到,进入港湾的波不仅扩展开来,还使港湾里的船晃动,这表明,进入港湾的波具有扩展的力。可以认为,波的衍射是波的推力向阻力小的区域扩展的现象。

波的干涉是两个或更多的波相遇时,彼此产生作用的现象。波与波之间产生作用的是力,不是振动。波的干涉是两个以上的波相遇时,力的相长或相消。

1.5.波的本质是力

书中,波是能量,但能量是概念,而力是客观存在,因此波可以用能量这个概念表述,但波的本质是力。

2.电磁波(光)

2.1.光不具有波动性

19世纪,托马斯.杨和菲涅尔用干涉和衍射实验证明了光是波。光是波根据的是机械波会发生衍射和干涉,而光具有波动性根据的是机械波具有波动性。若用机械波不具有波动性解释光的干涉和衍射,结论应为:光不具有波动性。

2.2.光不具有粒子性

光照到一些物质时有时会撞击出电子,这表明,光撞击出电子只是偶发现象,不能据此认为光是粒子流。其实,光撞击出电子可理解为光与量子间能量状态的转换,光的发射是储存状态的能(量子)转换为传播状态的能(光),当光与物质接触时,传播状态的能又转换为储存状态。

2.3.光是力

光对物体会产生光压,因此事实上光是力。光有方向强弱和作用点符合力的三要素,因此归属上,光是力。理论上光是能量,但能量是概念,而力是存在,因此理论上,光是力。

2.3.1.光谱测量证实光是力

图5是玻璃板粗糙表面的发射光谱,发光强度315000 CPS和200000 CPS。发光强度是光发射的力度,光谱测量测到了光发射的力度,因此证实了光是力。

3**.** 结论

证明了机械波没有波动性,光没有波粒二象性,波的本质是力。结论:波不振动,波是力的传播。

作者:李润平 北京医科大学毕业/美国光学学会会员

来源: 健康科普宣教