聲波有波粒二象性嗎?
網(wǎng)友解答: 我們常說(shuō)的光具有波粒二象性,指的是單色光既可以看做是由一個(gè)個(gè)能量單元——光子組成的粒子群體,又可以看做是一束橫向振動(dòng)的電磁波。所謂波粒二象性,實(shí)際上就說(shuō)明它具有量子特性:在能
我們常說(shuō)的光具有波粒二象性,指的是單色光既可以看做是由一個(gè)個(gè)能量單元——光子組成的粒子群體,又可以看做是一束橫向振動(dòng)的電磁波。所謂波粒二象性,實(shí)際上就說(shuō)明它具有量子特性:在能量上是一份一份分立的,但是在空間傳播和運(yùn)動(dòng)上又是波的形式,具體行為可以用波函數(shù)來(lái)描述。
那么,聲音,是不是也具有波粒二象性呢?我們知道聲波是縱波,也即波的傳播方向和振動(dòng)方向是同向的。聲音的傳播實(shí)際上就是物質(zhì)空間密度的變化,從微觀上來(lái)說(shuō),就是原子相對(duì)位置的變化。我們知道,物體中的原子是無(wú)時(shí)不刻在做熱運(yùn)動(dòng)的,可以簡(jiǎn)單把它們看做在平衡位置附近做簡(jiǎn)諧振動(dòng)。如果對(duì)于物體中原子群體具有某一種共同的振動(dòng)模式,那就相當(dāng)于振動(dòng)從物體一頭傳遞到了另一頭,也就是聲音獲得了傳播。那么,這種振動(dòng)模式,其實(shí)就可以等效為一個(gè)具有特定能量的量子——聲子,聲音的傳播就等效于聲子的運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō),聲音也可以具有它的能量量子:聲子。但是要特別注意的是,光子是實(shí)際存在的粒子,也是自然界的基本粒子之一。但是聲子并不具有粒子實(shí)體,它是原子振動(dòng)的能量量子化形式,是一種“假的”粒子,只是行為上可以等效于一個(gè)個(gè)粒子而已,我們通常把它叫做“準(zhǔn)粒子”。特別是在固體材料中,存在各種各樣的準(zhǔn)粒子,聲子只是其中之一。具體物質(zhì)中的聲子分布是很復(fù)雜的,具有不同的能量和動(dòng)量分布,共同構(gòu)成了聲子的能譜。能量較低且具有色散的聲子稱之為聲學(xué)支聲子,能量較高且色散很弱的聲子稱之為光學(xué)支聲子。固體中聲子能量最強(qiáng)的材料,當(dāng)屬金剛石,它也是自然界最硬的材料。
網(wǎng)友解答:小編提的這一問(wèn)題很新穎。說(shuō)真的,我一看到這一問(wèn)題時(shí)心里一驚,一時(shí)不知怎么回答,考慮一番后,才捋出頭緒,給出答案:聲波也具有波粒二象性!
先從一個(gè)實(shí)驗(yàn)理論說(shuō)起吧。其實(shí)我也沒(méi)有做過(guò)這一實(shí)驗(yàn),也沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)有某一科學(xué)家做過(guò)這一實(shí)驗(yàn)。
在盛滿水的密封容器里,設(shè)計(jì)一套像光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置一樣的裝置。水的溫度應(yīng)為40°c左右;第一個(gè)縫隙直徑剛好能通過(guò)一個(gè)水中的”音爆粒子”;產(chǎn)生”音爆粒子”的聲波源固體粒子直徑應(yīng)與縫隙直徑相等;聲波源粒子應(yīng)是快速自轉(zhuǎn)的;屏幕處應(yīng)設(shè)計(jì)為聲音接收感應(yīng)裝置,能感受分辨音量大小。
以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不很完整,具體實(shí)驗(yàn)時(shí)可靈活添加必要的條件。有興趣、有條件的科學(xué)謎或科學(xué)家可具體實(shí)驗(yàn),相信這定會(huì)給我們帶來(lái)從未有過(guò)的驚喜和快樂(lè)!
光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和聲波的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的原理及解釋:第一個(gè)光子通過(guò)第一個(gè)縫隙后,它可能隨機(jī)通過(guò)后面的雙縫中的一個(gè)縫隙,打到屏幕上,然后經(jīng)屏幕反射而彌漫于密封的空間中,并在密封空間積累,并與后來(lái)的光子碰撞,使后來(lái)的光子自身振動(dòng)加強(qiáng)溫度升高(光子是粒子,同其它粒子一樣,都具有溫度,都具有自己的冰點(diǎn)和沸點(diǎn))。當(dāng)后來(lái)的光子相對(duì)溫度達(dá)到沸點(diǎn)時(shí),它就開(kāi)始從外圍分裂出小光子。當(dāng)分裂出的小光子與母光子距離大于雙縫間距離時(shí),就像光子同時(shí)經(jīng)過(guò)了雙縫!經(jīng)過(guò)雙縫的小光子繼續(xù)分裂,使各小光子產(chǎn)生距離,進(jìn)而在最后面的屏幕上形成干涉條紋。干涉條紋是兩組同心圓影像局部重合形成的。同心圓影像是小光子圍繞母光子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的。當(dāng)我們觀察它時(shí),實(shí)際上就打開(kāi)了密封的空間,使彌漫于密封空間的具有一定密度的光子(也稱疊加的光子、空間某一點(diǎn)的某一方向上的具有一定波粒子數(shù)目的光子、被壓縮后的光子等)逃脫于密封空間,進(jìn)而使光子密度恢復(fù)正常數(shù)值,也就是光子溫度降到了正常的沸點(diǎn)以下水平,母光子沒(méi)有分裂,還是原來(lái)的單個(gè)光子。在這里還得提一下光子是什么:光子是由中介粒子——中性電子(中性的最小電子、或中性的上夸克對(duì))組成的靠前后置換式彈性碰撞傳播的尖角為36°的圓錐體型能量虛粒子。說(shuō)到這里,關(guān)于光子波粒二象性及其實(shí)驗(yàn)中的謎團(tuán)——”過(guò)去影響未來(lái)”、”觀察它時(shí)是粒子,不觀察它時(shí)是波”、”光子在到達(dá)屏幕一瞬間出現(xiàn)猶豫”就得到合理解釋了。總結(jié)一句話:廣義粒子相對(duì)溫度論可解釋光子波粒二象性!當(dāng)然了,廣義粒子相對(duì)溫度論是我在前人理論基礎(chǔ)上總結(jié)出的可實(shí)用的理論,由于篇幅所限,這里就不說(shuō)明了,希望大家諒解。
對(duì)于聲波的波粒二象性實(shí)驗(yàn)理論解釋,可參考光子的波粒二象性實(shí)驗(yàn)理論解釋。這里只簡(jiǎn)單地說(shuō)明一下:為什么用40°c水做實(shí)驗(yàn)?原因是以水分子作媒介粒子的波,在其相對(duì)溫度為百分制40°c或90分制36°水中傳播最輕松!恒溫動(dòng)物的正常體溫都在40°c以下就是例證。為什么不用空氣作媒介粒子而用水?原因是空氣粒子組成的音爆粒子不宜形成,也不宜操作實(shí)驗(yàn),而90分制的36°水最宜實(shí)驗(yàn)操作。就介紹這里吧,希望能給廣大學(xué)子和科學(xué)愛(ài)好者帶來(lái)幫助,也可促進(jìn)科學(xué)發(fā)展。
最后說(shuō)一下無(wú)關(guān)題目的想法:因?yàn)槲业年P(guān)于引力本質(zhì)的理論還沒(méi)有申請(qǐng)知識(shí)產(chǎn)權(quán),所以我的問(wèn)答內(nèi)容會(huì)避開(kāi)關(guān)于引力來(lái)源的內(nèi)容,以免提前泄露,希望大家諒解?,F(xiàn)代科學(xué)中的很多謎團(tuán),在引力本質(zhì)解開(kāi)后而解開(kāi),連生命現(xiàn)象的運(yùn)作機(jī)理都隨之解開(kāi),我深知自己能力太有限,不可能完美完成宏觀微觀大統(tǒng)一論,預(yù)計(jì)要把所有新理論寫成一本書的話,得厚厚一本,且隨時(shí)進(jìn)行修改補(bǔ)充,就像科學(xué)發(fā)展歷史一樣,所以希望大家不要太挑疵,要共同修改完善它,因?yàn)榭茖W(xué)是屬于大家的,不是某個(gè)人的,我們現(xiàn)在想的是如何為我們的后代多留下點(diǎn)什么?!