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《太极宇宙论（自然科学）》第三篇( 四 )


《太极宇宙论（自然科学）》第三篇。作者 曾展刚
本文分两大部分：一、应用光折射和反射解释白光分解的色光形成分层的不足之处气象中的一种光学现象 。 当太阳光照射到空气中的水滴 ， 光线被折射及反射 ， 在天空上形成拱形的七彩光谱 ， 雨后常见 。 七色光（从外至内）：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 。……弯曲原因：事实上如果条件合适的话 ， 可以看到整圈圆形的彩虹 。 ……光穿越水滴时弯曲的程度 ， 视光的波长（即颜色）而定——红色光的弯曲度最大 ， 橙色光与黄色光次之 ， 依此类推 ， 弯曲最少的是紫色光 。水对光有色散的作用 ， 不同波长的光的折射率有所不同 ， 蓝光的折射角度比红光大 。 由于光在水滴内被反射 ， 所以观察者看见的光谱是倒过来 ， 红光在最上方 ， 其他颜色在下 。每种颜色各有特定的弯曲角度 ， 阳光中的红色光 ， 折射的角度是42度 ， 蓝色光的折射角度只有40度 ， 所以每种颜色在天空中出现的位置都不同 。若用一条假想线 ， 连接后脑勺和太阳 ， 那么与这条线呈42度夹角的地方 ， 就是红色所在的位置 。 这些不同的位置勾勒出一个弧 。 既然蓝色与假想线只呈 40度夹角 ， 所以彩虹上的蓝弧总是在红色的下面 。 (节引于百度百科《彩虹》)以上资料应用光折射和反射解释白光分解为分层色光 ， 有三点不足之处：（一）彩虹弯曲的解释不妥当阳光下一盘平静清水浸泡一面普通平面镜子 ， 将镜子反射太阳光并经过清水折射后投影于没有阳光照射的墙壁 ， 墙壁显现彩虹般的一道弧形分层色光 。阳光下一盘平静清水浸泡的有一定分隔距离的两面普通平面镜子 ， 将它们的反射太阳光并经过清水折射后投影于没有阳光照射的墙壁上 ， 墙壁会显现两道分开的弧形分层色光 。 调整两面镜子反射太阳光的角度虽然可以接合两道个弧形分层色光 ， 但是 ， 由于这两道个弧形有各自的圆心 ， 很难接合成彩虹般的一个圆心的圆弧 。汽雾中的水滴被空气分隔 ， 在太阳光照射下 ， 每颗清澈的水滴都可以象平静清水浸泡的镜子一样 ， 独立地将光线反射和折射 ， 各自形成弧形分层色光 。 汽雾中无数水滴的形状、大小会有差异 ， 各自形成的弧形分层色光的形状也会有差异 。 平静清水浸泡的只有两面分隔的镜子 ， 尚且很难接合成彩虹般的一个圆心的圆弧 ， 无数水滴各自独立形成的形状会有差异的无数分层色光如何才能并合为一道彩虹桥？将空气中无数水滴视为整体 ， 引用资料关于彩虹弯曲的解释只是相当于清水浸泡一面镜子反射太阳光并经过清水折射后的投影效果 ， 而没有考虑到空气将无数水滴分隔及其对应产生的光反射和折射效果 。(二)不能解释其他的白光分解色光形成分层的现象除彩虹外 ， 黑暗中白光源周围的芒角也显现白光分解的分层色光 。 黑暗中白光光芒的分层色光是光在同种空气介质中传播 ， 不能以光反射和折射作解释 。光的干涉现象所出现的分层色光同样不能以光反射和折射作解释 。（三）折射率未能体现光子在纵向运动的同时横向自旋光子是自旋玻色子 ， 折射率涉及光的纵向运动速率而未涉及光的横向自旋速率 。水对光有色散的作用、光在不同介质中传播会折射 ， 光折射是形成彩虹的必要条件之一 ， 但是 ， 应用折射率解释彩虹的色光分层未能体现光子在纵向运动的同时横向自旋 。二、白光分解的色光在离心分离作用下形成分层的分析(一)离心分离的相关概念1、离心分离离心分离：借助于离心力 ， 使比重不同的物质进行分离的方法 。2、等密度离心法等密度离心法：当不同颗粒存在浮力密度差时 ， 在离心力场下 ， 颗粒或向下沉降 ， 或向上浮起 ， 一直沿梯度移动到它们密度恰好相等的位置上（即等密度点）形成区带 ， 称为等密度离心法 。3、密度梯度离心密度梯度离心：在密度梯度介质中进行的依密度而分离的离心法 。 各组分会依其密度分布在与其自身密度相同的液层中 。密度梯度离心原理：不同颗粒之间存在沉降系数差时 ， 在一定离心力作用下 ， 颗粒各自以一定速度沉降 ， 在密度梯度不同区域上形成区带的方法 。 （引于互联网百度百科《密度梯度离心》）(待续)（二）色光在离心分离作用下形成层的分析1、色光在离心分离作用下形成分层的原理相同纵向速率的光子的自旋速率差异导致它们承受介质挤压的力量有所不同 ， 外界挤压力量的差异导致光子产生不同程度的变形收缩及相应的密度差异 。光子的自旋运动产生离心力 。 借助离心力 ， 差异密度的光子相互分离而形成分层 。2、分析白光散射和光的干涉现象中出现的色光分层黑暗中白光源向周围散射形成的光芒角 。 在白光散射过程中 ， 光子与空气介质发生相互碰撞和挤压 。 在光的干涉过程中 ， 相互干涉的光子也发生碰撞和挤压 。光子自旋速率的快慢影响着它与介质的碰撞频率以及相对应的外力作用大小、光子在碰撞和挤压过程中发生形变 ， 外界挤压力量的差异导致光子产生不同程度的变形收缩及相应的密度差异 。群体光子在自旋运动中形成离心力场 ， 不同密度的光子在离心力场下或里或外地离心分离 。光子自旋速率影响其振动频率、光子振动频率影响其所受的外力作用、外力作用影响光子体形状和密度、光子体积影响其波长、不同色光有不同振动频率和波长 ， 依照等密度离心法的原理 ， 不同密度的光子沿梯度移动到密度恰好相等的位置上（即等密度点）形成区带 ， 就是不同振动频率和波长的光子在等密度离心作用下形成区带 ， 表现为不同色光形成分层 。3、连续密度梯度离心是形成彩虹的重要因素下面分四部分论述：（1）采用连续密度梯度离心概念分析彩虹的原因彩虹中连续排列赤橙黄绿青蓝紫七色光 ， 它们的振动频率有序地连续增加、它们的波长有序地连续减少 ， 与此相对应 ， 它们的密度有序地连续增大和呈现连续密度梯度的特点 。彩虹色光呈现连续密度梯度的特点、彩虹在光的传递过程中形成的、光在波动中传递、光的波动与水的波动相似、彩虹的形成有水滴参与 ， 正因为这样 ， 采用适用于液体的连续密度梯度离心概念来分析彩虹的形成 。（2）彩虹弯曲的分析连续密度梯度离心形成的液层常见圆形 。 同理 ， 有密度差异的光子在连续密度梯度离心作用下分层而形成的彩虹就会呈现圆形或弯曲形状 。（3）七色光有序地连续排列的分析连续密度梯度离心的效果是不同密度的颗粒按照连续密度梯度在分层的液层中密度连续分布 。按照连续密度梯度离心的原理 ， 不同密度的光子发生连续密度梯度离心的效果就是它们按照连续密度梯度形成色光分层 。 分层后 ， 振动频率连续增加、波长连续减少的赤橙黄绿青蓝紫七色光相对应的密度表现为连续增大 。光子同时自旋和纵向运动 ， 地球同样是同时自旋和公转 。 有密度差异的物质在地球的大致分布状况是可以参考的例子 。在地球上 ， 密度低的物质（如气体）在外层 ， 密度高的物质（如岩石圈）在内层 。 同样 ， 在彩虹中 ， 密度低的红色光子在在最外层 ， 密度高的紫色光子在在最内层 。（4）在特定条件下才能形成彩虹的分析密度梯度有连续密度梯度和非连续密度梯度 ， 不是在任何情况下都能形成连续密度梯度离心 。 影响连续密度梯度离心布的因素有很多 ， 如离心力场的稳定性、溶液成份、离心力场中颗粒形状和颗粒之间的相互干扰等等 。 换言之 ， 在特定条件下才能形成连续密度梯度离心 。由于在特定条件下才能形成连续密度梯度离心、连续密度梯度离心是形成彩虹的重要因素 ， 因此 ， 形成彩虹除了要有水滴对光折射和反射的条件外 ， 还需要能够满足形成连续密度梯度离心的条件 。 通过三个实验可以对此进行了解 。实验一：阳光下一盘平静清水浸泡一面普通平面镜子 ， 将镜子的反射太阳光并经过清水折射后投影于没有阳光照射的墙壁 ， 墙壁显现彩虹般的一道弧形色光分层 。实验体现出水滴对光的折射和反射能形成弧形色光分层 。雨后空气布满水汽是形成彩虹的必要条件 。实验二：在实验一的镜子表面放上泥沙 ， 墙壁显现的弧形色光分层出现泥沙遮挡镜子的暗影 。实验反映出空气中的灰尘会影响空气中的水滴对光的折射和反射 ， 减弱形成弧形分层色光的效果 。雾霾虽然有水汽 ， 但是布满灰尘等污染物 。 灰尘等污染物阻碍形成弧形分层色光而令到日光中的雾霾不容易形成彩虹 。雨水对空气有冲洗作用 ， 雨后空气中干净清澈的水汽对光的折射和反射的效果良好 ， 容易形成弧形分层色光而令到令彩虹容易形成 。实验三：轻轻拨动实验一中的平静清水 ， 墙壁显现的弧形色光变得象极光一样变幻；剧烈拨动实验一中的平静清水 ， 墙壁显现的弧形色光分层就会消失 。平静清水令光子在反射和折射过程所形成的离心力场保持稳定 。 干扰清水令到光子在反射和折射过程所形成的离心力场不能稳定和离心力场中颗粒（清水介质）相互干扰 ， 形成连续密度梯度离心的条件因此消失 ， 原来在平静清水条件下形成的弧形分层色光投影相应消失 。 实验反映出离心力场的不稳定和离心力场中颗粒之间的相互干扰能导致弧形色光分层消失 。阵雨日出但刮大风的状况不能够满足形成连续密度梯度离心的条件而不容易形成彩虹 ， 雨后天晴风和的状况容能够满足形成连续密度梯度离心的条件而容易形成彩虹 。 （本文完）注：早期的写作沿用了“光子”的名称 。 后来 。 摆脱了光子既是物质又是超脱于物质的思想的影响 ， 笔者将光确定为只是由物质组成 ， 并将组成光的微粒确定为光粒子 。在早期的写作中采用了”真空黑暗中”、 后来 。 为了将物质组成的黑暗与真空区分 ， 将”真空黑暗中”变更为“在仅有黑暗的空间中” 。


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