光電效應電磁說及光波性質探討

王良 王展偉 王碧潔

摘 要：光的“波粒二象性”理論的提出實質上是對光的本質探究后得出的分析結果。經過世界多位權威物理學家對光的奧秘進行不斷的探索實踐，發現光不但具備向波一樣的傳播特性，同時也具備粒子的重要特征。但是基于光的等角反射以及光電效應，顯然光的粒子論觀點違背了物理動量守恒定律。因此，本文對光波性質以及光的色彩進行探討，論證光的電場波理論，為相關研究提供參考。

關鍵詞：光電效應;電磁說;光波性質

二十世紀初，愛因斯坦和普朗克將爭論了近三百年的光粒子說和光波動說結合在一起，提出了光的“波動二象性”。雖然光的“波動二象性”理論得到了廣大學者的認同，但實質上無論是粒子說流派還是波動說流派，在基于原子核結構理論和動量守恒的物理學基本定律下都存在違背物理規律的問題。因此，本文重點探討光電效應電磁說以及光波性質，完善以往書本中關于“光電效應”、“波爾理論假說”中的不當觀點和問題。

1. 光的產生及色彩本質探索

原子是物質最基本的組成結構，物質能夠發出光線，在本質上是因為物質中圍繞原子核運動的電子形成旋轉電場同物質電場疊加，這就導致旋轉電場同物質電場之間形成一種復合性的場強信號，這種場強信號在宇宙天體之間相互傳播，即為光的由來。而光在外界顯示何種顏色，主要是光波頻率的大小決定。光的波段頻率不同，對應的場強自然不同，所以在人們的視覺觀察下，感受到光的顏色也就有所不同。但光的顏色大致分為七種色系，這時由于發光原子中電子運動產生的波頻主要對紅、黃、藍、紫四色。發光原子中的電子在圍繞原子核運動時會產生擺動性的信號電場，由此又形成了橙、綠、青等三種中間顏色，形成了光的七色光波組。人類是在太陽的光照下發展演化而來的物種，在長期的光照環境中逐步適應了光的七色波頻和場強信號，所以人們的的視覺感官中觀察到了光的七種顏色。

2.光電效應與等角反射電磁波以及“顯量子”解釋

2.1光電效應電磁波解釋

光電效應主要是指一種神奇的物理學現象，在光照環境下，某些物質內部的電子會被激發出發形成電流，這也是光生電的由來。物理學愛因斯坦通過“光子說”理論對這一物理現象做出了解釋，由此光電效應成為“光粒子說”的有力證據。但是后來有學者在物質動量守恒定律的理論基礎上，對“光粒子說”提出了質疑，認為若光子是一種幾乎無質量的靜止微觀粒子，其在運動過程中根本無法將被原子核緊緊吸引住的電子撞擊出來，這與物理學動量守恒定律是不符的。關于光電效應的解釋，若采用光波的場強理論則符合物理學動量守恒定律。在光的相關理論研究中，對光的由來已經做出了明確說明，即光為物體表層電子運動形成的旋轉電場與物質電場疊加，形成的一種能在宇宙天體中傳播的場強信號。光波電場公式為Ea（t）=Ea→x+Ea（cosα+sinα），公式中Ea是激光機物體發光原子運動產生的旋轉電場;Ea→x是旋轉電場輸送載體的物質電場;Eacosα是光波傳輸的縱波信號電場;Easinα是光波傳輸的橫波信號電場。

2.2光的等角反射電磁波解釋

光在照射某類物質表面時可以出現等角反射現象，這種現象在人們的日常生活中經常能夠見到。在基于人們對光的認知層面上，大多數人們會認為這是個光離子射向物體表面反彈致使的。但在科學的層面上，雖然光具有粒子的某種特性，但實際光并非是一種單純的粒子，否則其照射在物質表面根本無法出現反彈。因此，光波照射在物體表面發生的等角反射現象實際上是光的隧穿透射效應，解釋光的等角反射則應該分析光的電場波，當光線照射在物體表面時，光波電場在方向上應分為橫縱波電場，此時光的縱波電場與被照物體原子核的縱波電場形成復合電場。但是由于光的間斷性特性，縱波復合電場是屬于不斷變化的，在此過程中物體表面的原子核就會產生反向等值電場。而光的橫波電場則沒有受物體表面原子核的電場干擾，在場強大小和方向上同光波是始終保持一致，這就使反向等值復合縱波電場與光波的初始橫波電場疊加，從而形成了新的反向光波電場。

2.3光的“顯量子”的解釋

愛因斯坦在光量子理論中具有針對性的解釋了光的量子性過程，在他微觀視角下，光是一種以光速傳播的粒子流，沒束光都是由單獨的光子組合而成。在基于光的本質理論背景下，當物體表面每個電子圍繞原子核運轉一個周期，則可以為物質電場提供半個周期的正向的旋轉電場，源源不斷的光子形成電場波，這種以場強的形式存在，是沒有質量的，所以不能將光子單純的定義成粒子。

結束語：

綜上所述，本文在“光波電場理論”的基礎上，對光電效應和光的等角反射現象展開研究，通過光的旋轉電場脈沖傳遞現象，驗證純電場波，以避免在后續的相關研究中，將光電場的間斷性誤認為是單獨的光粒子，導致產生錯誤的學術觀點。同時本文通過對光的性質和產生過程做出系統性研究論述，希望為相關學者研究光的傳播媒介和載體、光的干涉、衍射、反射、光在傳播過程中恒速以及直線性和光電理論等現象和問題時提供理論參考。

參考文獻：

[1]彭壽斌，彭飛.光電效應電磁說及光波性質再討論[J].中國高新技術企業，2017（09）：3-5.

[2]周棟梁，崔正剛.對光電效應中兩個問題的討論[J].物理教師，2018（10）：32-33.

[3]應發寶.利用微觀機理詮釋光電效應本質[J].湖南中學物理，2018（5）：24-27.

作者簡介：

王良（1989.05—），男，漢族;地址：山東省淄博市人，本科，研究方向：光電效應電磁說及光波性質探討。

王展偉（1979.05—），男，漢族，山東省濟南市人，本科。

王碧潔 （1997.01—），女，漢族;地址：山東省濟寧市人，專科。