频率不变原理与光

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。假设光是一种粒子，利用频率不变原理，证明光在传播过程中只有被物质吸收并重新辐射才可能发生频率改变。
关键词：频率不变原理光的散射光速不变

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，在此我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。
   频率不变原理适应于实物粒子和机械波，我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
   光对于人类来说既普通也神秘，我们至今不能判定光的传播需不需要媒质，光速是可变还是不变，在此我主要来讲一下光的散射。讲到光的散射，我们应当会想起瑞利、喇曼、康普顿等著名科学家，以他们命名的散射都可以发生频率的改变（受激瑞利散射也有频率改变）。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，我们可以确定：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。

三．对光速不变的解释
   在讲伽利略相对性原理时，一般会讲到“伽利略船”，我们不能把船舱内的物体拿到船舱外去，因为船舱外有风（空气）影响物体的运动。假如有一种东西既能穿透船舱，也对物体的运动有影响——如磁场，那伽利略的相对性原理在这种有力场的非绝对真空中就是不成立的。实验证明，磁场对光有拖曳作用。高速运动的π介子在有磁场的空间衰变发出γ光子，就像在运动的摩托车上投掷乒乓球，磁场相对于γ光子就像空气相对于乒乓球，使它们的速度不能得到叠加。