探讨量子力学与干涉衍射及反射内涵(稿)

探论量子力学与干涉衍射及反射内涵胡良
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摘要：光具有波粒二象性，在一定边界条件下，可以出现干涉，衍射及反射等现象。

从广义来看，任何一个孤立量子体系，在一定边界条件下，也可以出现干涉，衍射及反射等现象。

关键词：干涉，衍射，反射，光子，量子场论
作者：总工，高工，硕士
Quantum mechanics and interference diffraction and reflection
Hu liang
The energy constant (H u )is the smallest energy unit,H u =h *C=V p *C^(3),
which reflects the intrinsic relationship between the vacuum speed of light (C)and Planck's constant (h).
Keywords:interference,diffraction,reflection,photon,quantum field theory
1从量子力学分析光的干涉现象
光的干涉现象是光波动性独有的特征，换句话说，如果光是一种波，则一定会观察到光的干涉现象。

只有两列光波的频率（或波长）相同，相位差恒定及振动方向一致的相干光源，才能够产生光的干涉。

双狭缝干涉就是指平行单色光投射到一个具有两条狭缝的挡板上。

而当单色光经过双缝之后，在屏上将产生明暗相间的干涉条纹。

当屏上某处与两个狭缝的路程之差是波长的整数倍时，则将使两列波的波峰与波峰叠加，波谷与波谷叠加，从而形成亮条纹。

当屏上某处与两个狭缝的路程差是半个波长的奇数倍时，则在该处波峰与波谷相互叠加，导致光波的振幅互相之间抵消，从而出现暗条纹。

狭缝之间的距离很近,平行光的光波会能够同时传到狭缝,构成两个振动情况总是相同的波源,发出的光在档板之后的空间相互叠加,就会产生干涉现象。

从量子力学来看，光的波动性可表达为：
)*(*)/(***23λλC C V C h C V H p p u ===.
2从量子力学分析光的衍射现象
当光波遇到障碍物之后，将偏离直线传播的现象。

具本来说，当光在传播过程中，遇到障碍物及小孔（或窄缝）时，其离开直线路径并绕到障碍物阴影里去的现象，就称为光的衍射。

衍射时产生的明暗条纹（或光环）称为衍射图样。

例如，狭缝衍射，如果让单色光照射到狭缝上，当狭缝较宽时，缝的宽度远大于光的波长，则衍射现象极不明显；此是，光将沿直线传播，在屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线。

此时，L <λ。

当缝宽调小到与光波的波长相近时，光通过缝之后将明显偏离直线传播方向，而照射到屏上相当宽的地方及出现明暗相间的衍射条纹。

此时，L ≅λ。

缝宽越小，衍射范围越大及衍射条纹越宽，相应地，亮度也将变得越来越暗。

此时，L >λ。

另外，小孔衍射，当孔径较大时，则光将沿直线传播，在屏上得到一个按直线传播形成的圆斑。

此时，L <λ。

将孔径减小到接近光了波长，则屏上将出现倒立的光源的像（小孔成像）；此时，L ≅λ。

如果继续减小孔径的大小，则屏上将出现明暗相间的圆形衍射光环；L >λ。

从量子力学来看，
]*[*)*(*)*(*)*(*]*[*)*(*]*)*[(*)*(]
*[*)*(*)*(*)*(***2)2(223λλλλλλλC f V C C f V C
f f V C f f V C f V C C f V C C V C V H p p p p p p p p u --=--=======。

其中，λ表达光的波长，L 表达缝宽（或孔径）。

此外，
]*[*)*(*)*(*)*(]
*[*)*(*)*(*)*(22λλλλC f V C C f V C f V C C f V H p p p p u --=--===，
体现了镜像（手性）对称的本质。

3从量子力学分析光的反射现象
光的反射是指光传播到不同物质时，可在分界面上改变传播方向，且又返回原来的物质中的现象。

简单地说，就是当光在两种物质分界面上，改变原来的传播方向又重新返回原来物质中的现象。

从量子力学角度来看，其通用表达式可用矩阵表达，
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂-∂∂-∂∂-∂∂-∂∂-∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂-∂∂-∂∂-∂∂-∂∂-∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂k t z z j t y y i t x x t z z t y y t x x k z z j y y i x x t z z t y y t x x M k t z z j t y y i t x x t z z t y y t x x k z z j y y i x x t z z t y y t x x N m m m m n m m m m m m m m m m m m m m m m m m m n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n
n *)/1(*)/1(4结论
可见，光具有波粒二象性，在一定边界条件下，可以出现干涉，衍射及反射等现象。

从广义来看，任何一个孤立量子体系，在一定边界条件下，也可以出现干涉，衍射及反射等现象。