第203章 光速→轨道跃迁→光没有速度

    当老校长在敲钟的时候，钟声响起来到了我的耳边，让我想起了声波的传播速度：

    声波的定义和特性

    声波是一种疏密相间的波，能够通过空气或任何其他可压缩的介质从声源传播到接收者。声波的产生通常源于物体的振动，这些振动可以是由机械激励引起的，如乐器的弦振动、扬声器的振膜运动等。声波的传播速度取决于介质的性质，例如在空气中的传播速度大约为343米\/秒（在20°c时），而在水中的传播速度则更快，大约为1450至1550米\/秒。

    声波的传播

    声波在传播过程中会遇到不同的介质，如空气、水、固体等。在不同介质中，声波的传播速度和行为会有所不同。例如，在水中，声波可以传播得更远，而且声波在水中的传播速度比在空气中快得多。此外，声波在遇到障碍物时会发生反射、折射或吸收，这些现象在声学设计和声学测量中非常重要。

    声波的感知

    人类通过耳朵感知声波，耳朵内部的结构能够捕捉到声波的振动，并将这些振动转换为神经信号传递到大脑，从而使我们能够感知声音。声波的频率（每秒钟振动的次数）决定了声音的高低，而振幅（振动的大小）则决定了声音的强弱。人类的听觉范围大致在20赫兹到20千赫兹之间。

    声波的应用

    声波在日常生活和科技领域有着广泛的应用。例如，在医学领域，超声波可以用于成像技术，如超声波扫描（ultrasound imaging）。在通信领域，声波可以用于传输信息，如电话通信。在工业领域，声波检测技术可以用于无损检测，以评估材料的完整性。此外，声波的特性也被用于音乐创作和表演，以及建筑声学设计等方面。

    声波的物理描述

    声波是一种机械波，它通过介质（如空气、水或固体）的振动传播。声波的传播涉及到介质中质点的振动，这些振动以波的形式传播开来。声波的基本特性包括频率、波长、振幅和速度。

    频率：声波每秒钟振动的次数，单位是赫兹（hz）。

    波长：声波在一个振动周期内传播的距离，单位是米（m）。

    振幅：声波振动的最大程度，它决定了声波的响度。

    速度：声波在介质中传播的速度，它与介质的性质和状态有关。

    声波的研究方法

    声波的研究通常涉及到实验和理论两个方面。实验方法可以帮助我们直观地观察声波的行为，而理论方法则可以帮助我们深入理解声波的物理本质。

    实验方法

    定距法：通过测量声波在固定距离内的传播时间来计算声速。这种方法简单易行，常用于教学演示。

    共振法：利用共振腔或其他谐振系统来测量声波的频率，进而计算声速。这种方法适用于精确测量声速。

    干涉法：通过观察两个或多个声波相遇时产生的干涉现象来研究声波的特性。

    衍射法：研究声波绕过障碍物或通过狭缝时的传播路径变化。

    理论方法

    波动方程：描述声波在介质中传播的基本方程，它是解决声波问题的核心工具。

    本构方程：描述介质对声波传播的响应，包括介质的弹性模量、密度等参数。

    边界条件：描述声波在介质界面上的传播行为，如反射、折射和透射。

    声波的应用

    声波的研究不仅有助于我们理解声波的物理性质，还在许多领域有着广泛的应用，例如：

    医学超声成像：利用超声波的反射和穿透特性来获取人体内部器官的图像。

    声学测量：通过声波的传播特性来测量材料的物理性质，如厚度、密度和硬度。

    声学通讯：利用声波传递信息，如水下通信和声纳探测。

    噪声控制：通过研究声波的传播和吸收特性来减少噪声污染。

    以上信息结合以往对声学的理解，依旧让我迷茫。

    抬头望了一眼头顶上方的太阳，其光线是无时无刻都在照射着地球，从不间断，只是随着地球围绕太阳公转和自转才有了白天和黑夜的区分，安因斯坦强行设定光速30万公里每秒，而且还是恒定值，这是个很猥琐的假设，从来都没有人认真测量过或者至今无人测量出光速的值是多少？并且也有测不准原理做背书，那么普朗克量子说：e=nhν，光是以最小量子形态存在，即一份一份的形式传播的，即静止质量为零，动态时间为零，那么，我们可以假设它也像微观尺度上的所有的一切粒子轨道跃迁一样，都是微观粒子轨道跃迁产生的，那么，我们是否可以确定，光子也是按轨道跃迁形式向前运动的，不同的轨道跃迁能级决定了它跃迁的跨度不同，即光子是跳跃着传播的，在宏观尺度上，并且是不连续的。

    这个想法把我自己都吓了一跳。

    那么单个光量子最小能级：e＝hν，

    一群n个光量子则为：e=nhν。这就是普朗克量子学说：

    普朗克黑体辐射公式的推导

    普朗克黑体辐射公式的推导是物理学史上的一个重要里程碑，它标志着量子物理学的诞生。以下是普朗克黑体辐射公式的简化推导过程：

    假设：普朗克假设黑体内的辐射能量由一系列处于不同能级上的振子组成，每个振子的能量是量子化的，即 ( e = n \\hbar u )，其中 ( e ) 是能量，( n ) 是量子数，( u ) 是辐射频率，( \\hbar ) 是普朗克常数。

    能量分布：普朗克进一步假设振子的能量量子数 ( n ) 符合玻尔兹曼分布，即 ( n ) 能级的占有数为 ( e{-\\frac{e_n}{kt}} )，其中 ( e_n ) 为 ( n ) 能级的能量，( k ) 为玻尔兹曼常数，( t ) 为黑体的温度。

    总能量计算：将能量量子数 ( n ) 的平均值表示为 ( \\overline{e} = \\sum_{n=0}{\\infty} n \\hbar u e{-\\frac{e_n}{kt}} )，并代入总能量公式。

    积分代替求和：通过积分，将对所有可能的能级 ( n ) 进行求和替换为对能量 ( e ) 的积分。利用代换关系 ( dn = \\frac{de}{\\hbar u} )，将求和替换为积分。同样，将 ( e_n ) 也替换为 ( e )。

    积分求解：对积分进行推导求解，得到： ( u = \\frac{(kt)4}{\\hbar3 c2} \\int_{0}{\\infty} \\frac{e3}{e{\\frac{e}{kt}} - 1} de )。

    普朗克公式：将上式简化，得到普朗克辐射公式： ( u(u, t) = \\frac{8 \\pi h u3}{c3} \\frac{1}{e{\\frac{h u}{kt}} - 1} )，其中 ( u(u, t) ) 是单位频率和单位体积内的能量密度，( h ) 是普朗克常数，( c ) 是光速。

    这个推导过程展示了普朗克如何通过引入能量量子化的概念来解决经典物理学无法解释的黑体辐射问题，从而奠定了量子物理学的基础。

    而爱因斯坦的质能方程e=mc2，强迫症犯了哈，我们姑且让普朗克量子能与它相等吧，即

    e普=e爱哈，→

    nhν=mc2，通过这个式子就可以知道，在不连续光谱的情况下(能级跃迁)，公式左右两边，光子最小运动质量恒定(不可分割质量下限)，普朗克常数不变，随着光子的频率ν的变化，光速c也是变化的，而且还是跃迁式跳跃性的，那个被挖空脑子的家伙，到死都不肯承认自己哪里有问题？