7、经典电动力学电磁波辐射理论的质疑

《7、经典电动力学电磁波辐射理论的质疑》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、7、经典电动力学电磁波辐射理论的质疑1881年，J.J.Thomson在《哲学杂志》上发表一篇论文《论电体运动产生的电和磁效应》，文中根据Maxwel1的电磁理论，提出一个运动的带电物体的（引力）质最随速度的增加而减小，因而第一次提出了电磁质量的概念，但是这一现象与狭义相对论显然才盾。假设在一个强引力场中有两个物体，一个不带电荷，另一个带有电荷，它们的引力质量相等（较小，它们Z间的引力作用可以忽略），分别位于A、B两点，观察者处于强引力场中，两个物体同时由静止出发相向运动，它们所受的力相等。按照狭义相对论，它们的引力质量在任何时刻都相等，引力能最相等，可是由带电的物体将不断地辐射电磁波，那

2、么能量从何而来？如果能量守恒把物体辎射的电磁波考虑在内，由于电磁力满足宇称守恒，因此辐射电磁波的总动量应当为0,山带电的物体速度应当大，能量仍然不守恒。现代物理学认为：同一能级内做加速运动是同一能级的电子交换能量，不能引起辐射电磁波；若跃迁（在加速R不在同一能级）加速运动的电荷能够辐射电磁波…。经典电动力学并非总是认为加速运动的电荷能够辐射电磁波，比如电荷在稳恒磁场屮受洛伦茨力的作用作加速运动——即匀速圆周运动，此时带电粒子并不向外辐射电磁波。复口大学博士生导师辜英求教授认为：经典电动力学中点电荷模型成立的条件是：考察电荷运动的尺度远人于电荷本身的尺度。阳在原子尺度内，电子已不能看成点电荷

3、了，所以不能用经典模型，阳必须用场分布模型。现在的量了理论主要处理场的木征态，所以带冇很强的代数特点，因此流行的观点认为微观过程是离散化的（景子化）。物质是4维存在，其性质只有用分布场量来描叔才是完整的。只是因为本征态ZI'可的跃迁过程很短，而本征态只涉及代数问题，比连续方程容易求解，所以关于微观粒子主要发展了量子理论。但这是不彻底的，我们甚至不知道质子和电子是什么东西，也不知道Pauli不相容原理的原因是什么。在物理界大家信奉Feynman的'少说话，多计算（Shutupandcalculate）'的政策，只会计算,但没冇人能解释清楚最子的木质。这多少何点白欺欺人，因为科学的最根本目的是

4、理解人白然的工作原理，而不是搞一个'知其然而不知其所以然'的理论。只有当我们改变磁场大小，电荷被迫作径向运动时才做功向外辐射电磁波。这个经典图像可以作为理解原子的核外电子为何只是在能级跃迁时才会发射或者吸收光子。等势而的环路积分为零，是保守力场，无能量损耗，无论是天体的开普勒运动，还是同能级的电了运动,都是这样。但电子在加速器中的I叫旋运动，是非保守力场的运动，其加速获得的能最和电磁辐射（同步辐射光）的能量都來白于加速器。定态的量子力学并不明确阐述电子是否在同一能级内做加速运动。其实不要任何其它假设，只需海森堡的一个假设——即测不准关系，也可以很好地诠释氢原子的稳定性。根据AEAt^h/2

5、,稳定的氢原了能级没冇跃迁时冇稳定能级，表明二0。这就意味：△t=g。氢原子的稳定性和时间变化无关。这些都说明了经典电动力学的局限性。在同一能级内作加速运动的电子，很可能处在电磁“辐射”与“吸收”的动平衡乙小。虽然在总体上并没有表现岀电磁辐射的存在。在加速器中运动的电子都要辐射，但辐射频率是连续的,有各种光子.在原子内只能辐射特定的光子.口由态的额电子对以发射各种频率的光.从电磁辐射这方面來说，电子在做闘周运动的时候，冇一个加速度：径向：a=mv2/r,切向：a=mdv/dt,根据麦克斯韦的经典电磁理论，可知电子在运动中将辐射出电磁波，从而损失能量，这种能最的损失叫做辐射损失,当做匀速圆周

6、运动时,辐射的功率等于:p二4.22*10e-24*E"4/R,上式中的P的单位为oV/s,E是电子的能量，单位为cV,R是轨道的半径，单位为米,电子回旋一周的能量损失为:W二8.85e-32*E"4/R,从上而可以看出，电子的辐射损耗随电子能量的增加而迅速增加。1947年4刀16U,在美国的通用电气公司的实验室中，当科学家在调试一台能最为70MeV的电子同步加速器的时候，有一个技丁从特制的透明真空室（为了方便观察七种装置）小某个反光镜看到了在水泥防护墙内的加速器发出强烈的“蓝色的弧光”。后來经过科学家的验证，发现这并不是气体的放电，而是有加速运动的电子所产纶的。随后的研究表明这种辐射光的

7、颜色可以随电子的能量不同而不同，例如，电子能量为30时为黃光，为40时为红光，再低就什么都看不到了，进入了红外区。因为这种光是在同步电了加速器上发现的，所以它就被命名为了“同步辐射光”。在一个参照系屮，如果电荷是静止的，那么电荷的电场是空间稳定的电场，不会发出辐射，如果电荷在某个参照系中有加速运动，那么电荷将会发出辐射。根据经典电动力学,口由真空中的电子，如果给它一个加速度，它也能发射电磁波，进一步造成口我加速，一边加速