频率不变原理(修改稿)
摘要:频率不变原理:在恒稳状态下,物体的发射频率和接收频率相同。利用频率不变原理,
证明
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光子(或光波)在传播过程中只有被物质吸收并重新辐射才会发生频率改变。
关键词:频率不变原理光的散射
一.对频率不变原理的解释
频率不变原理:在恒稳状态下,物体的发射频率和接收频率相同。对于这个原理,太简单的描述肯定会引起歧义,在此还是用一些比喻来解释比较直观:比如从上海每隔1小时向北京发出一列火车和一架飞机,北京就是每隔1小时接收到一列火车和一架飞机,虽然火车与飞机的运动路径和速度不同,但它们的发出频率和接收频率相同;单独以火车来说,不管火车的运动路径和速度如何变化,只要每一列火车都经历相同的变化,它的发出频率和接收频率就会相同。“在恒稳状态下”是这个原理的关键,比如上海到北京的距离要恒定,火车在上海的发出频率要稳定,在途中不能把一列火车分解成两列火车等。
对于机械波也一样,比如从上海每隔1小时发出1个波峰至北京,一天就有24个波峰,那北京不可能每天只接收到23个波峰,否则就要“消失”一个波峰,由于波是连续而均匀的,在同一列波的众多波峰中,单个波峰不可能独自突然或慢慢变形而消失,也不可能在上海至北京这段空间累积起来,所以波峰在北京的接收频率和上海的发射频率是相同的。
频率不变原理适应于实物粒子和机械波,只所以把它称为原理,是因为它符合客观事实和严密的逻辑。
二.频率不变原理在光学上的应用
在康普顿效应或非线性光学中,光的散射都可以发生频率的改变。根据频率不变原理,不管光是粒子还是波,光的发射频率和接收频率都应当相同,如果发生了频率改变,那发射的光和接收的光肯定发生了本质的改变,光在散射过程中肯定和物质发生了某种作用,这种作用类似于黑体辐射或荧光——紫外光照在荧光粉上就变为可见光,可见光射在黑体上就变为非可见光,光在这里经历了被物质吸收再重新辐射的过程。
根据频率不变原理可以确定:光从光源辐射出来,经过某种物质后再被接收器接收,如果频率发生了改变,光肯定经历了被物质吸收再重新辐射的过程。把这个结论作进一步的推广就可以得出一个推论:光在传播过程中如果遇到物质,光可以被物质吸收后再重新辐射,光的频率可能改变,也可能不改变。用这个推论可以解释光从玻璃到真空,光速并没有发生突变,辐射到真空中的光只不过是最靠近真空的玻璃产生的。
电和光都可能是接力式的传播——从发出到接收不是同一个电子或光子。
1959年庞德(R.V.Pound)和瑞布卡(C.A.Rebka)在美国哈佛塔做了一个实验,他们利用穆斯堡尔效应测出了光的引力红移。有三个原因可能产生这种实验现象:1.光源在不同高度发射光子的频率发生了变化;2.光在运动过程中发生了频率改变;3.不同高度使接收器中的吸光物质的本征频率发生了改变,从而与光不能发生共振吸收(高处的原子钟比低处的原子钟走得快,那高处钟内的原子振动也快,这
说明
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物质在不同高度其本征频率会改变)。根据频率不变原理,光在离开光源后的运动过程中不可能发生频率改变——第2个原因不成立。
频率不变原理还可以在菲佐的流水实验中得到体现:由于产生稳定干涉图形的条件之一就是相干光的频率要相同,即使流水使一路光更快到达光屏,两路光的频率还是相同的——从这里也可以看出,试图利用频率的变化来测量以太相对地球的运动是失败的。
频率不变原理还可以证伪横向多普勒效应。实验检测到的横向多普勒效应当是运动使光对接收器的入射角度发生了变化(类似光行差),象康普顿效应中频率变化的原理一样。在人民币的防伪技术中,改变角度去看图案对光的散射,颜色也会发生改变。这些现象有一个共同的原因:在散射过程中,入射光或者出射光的角度不同会使光的频率有差异。
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