《紫薇物理》光子

光子是光线和光波的介质，充满宇宙空间，具有质量和能量。光子个体呈现粒子性，光子集合体呈现波动性。

基本参数

光子质量M=8.89×10^－34千克

光子振幅Z=10^－12米/次

光子频率上限P=3×10²⁰赫兹

光子能量上限N=250电子伏

光子的特点

1.光子充满宇宙空间，均匀分布。

2.光子具有自旋性。光子周围充满电磁子，光子之间相互排斥，可产生衍射和干涉。

3.光子具有振动性。光子每秒可向不同方向振动10⁵～10²⁰次。频率大于1万亿赫兹的光为光线，频率小于1万亿赫兹的光为光波。

按频率由高至低依次分为：X光线、紫外线、可见光线、红外线、微波、无线电波。

光的划分	频率（赫兹）	波长（米）
X光线	3×10^16～3×10^20	10^－8～10^－12
紫外线	7.9×10^14～3×10^16	3.8×10^－7～10^－8
可见光线	3.8×10^14～7.9×10^14	7.8×10^－7～3.8×10^－7
红外线	3×10^12～3.8×10^14	1×10^－4～7.8×10^－7
微波	3×10^8～3×10^12	1～1×10^－4
无线电波	1×10^5～3×10^8	3000～1
工频波	45～66	0.05×10^8

4.光子具有流动性。在不同参考系，光子的运动轨迹及其速度不同。光子流动可推动天体运动。

光子的运动形式

光子的运动形式分为：自旋、振动、流动、波动。运动形式不同，其作用力方向不同。

1.光子自旋。双缝实验证明：光子具有自旋性，自旋性导致光子相互排斥，产生干涉条纹。

2.光子振动。光子连续接力振动产生光线；光子集合体振动产生光波。

因为波长B≥振幅Z，而光的最小波长B=10^－12米，所以光子振幅Z=10^－12米/次。

【振动速度定律】波动介质的振动速度等于振幅乘频率。（王静波2020）

公式：S=ZP

【光子动量定律】光子的动量等于光子质量乘速度。（王静波2020）

公式：D=MS=MZP=8.89×10^－34×10^－12P=8.89×10^－46P

因为光子的质量与振幅的乘积是常量，频率是变量，所以频率越高，动量越大。

【光子能量定律】光子动能等于光子质量乘速度平方的二分之一。（王静波2020）

公式：N=MS²/2

光子振动的最大速度S=ZP=10^－12×3×10²⁰=3×10⁸米/秒

光子振动的最大能量N=MS²/2=8.89×10^－34（3×10⁸）²/2=40×10^-18j=250eV

光   线	频率（赫兹）	光子振动速度 （米/秒）	能量上限 （焦耳）	能量上限 （eV）
X光线	3×10^16～3×10^20	3×10^4～3×10^8	40×10^-18	250
紫外线	7.9×10^14～3×10^16	7.9×10^2～3×10^4	40×10^-26	25×10^-7
可见光线	3.8×10^14～7.9×10^14	3.8×10^2～7.9×10^2	277×10^-30	173×10^-11
红外线	3×10^12～3.8×10^14	3.8～3.8×10^2	64×10^-30	40×10^-11

3.光子流动。天体自转产生光子集合体漩涡运动，光子集合体漩涡流动推动天体公转。

4.光波。光子集合体振动产生的波。

光  波	频率（赫兹）	波长（米）	用途
微波	3×10^8～3×10^12	1～1×10^－4	微波炉
无线电波	1×10^5～3×10^8	3000～1	无线通信

光速

光速是指光子集合体的波动的速度。

【波速定律】波速等于频率乘波长。（王静波2020）

公式：S=PB

光速是光子接力振动的传播速度，即当1个光子开始振动时，1秒钟后距离30万千米的光子也随之振动。

【波速不变定律】在同一介质中波速不变。（王静波2020）

真空的光速S=299 792 458米／秒；

空气的光速S=2.996×10⁸米/秒；

水的光速S=2.250×10⁸米/秒；

玻璃的光速S=2.000×10⁸米/秒。

因为光速在宇宙空间中不变，所以光速可以作为衡量宇宙空间的标准尺度。

1983年，第17届国际计量大会将米定义为：“光在真空中，在1/299792458秒的时间间隔内所行进路径的长度。”

光线与光波的关系

光线与光波面垂直。

光线与光波的区别

1.光线是光子接力振动，光波是光子集合体振动。

2.光线的频率大于1万亿赫兹，光波的频率小于1万亿赫兹。

3.光线可以成像，光波可以共振。