罗 凌 霄

(大理大学 工程学院，云南 大理　671003)



光频率变换公式的跃迁辐射解释以及光子概念的实质

罗 凌 霄

(大理大学 工程学院，云南 大理671003)

把质能关系、质速关系、光子假说和跃迁辐射假说结合起来，导出了光频率变换公式，并且写出速度不很快的情况下自由粒子跃迁辐射的频率公式.最后对光子概念的实质作了简单介绍.

光的频率变换公式；跃迁辐射；光子概念；实质

狭义相对论按光的波动理论和洛伦兹变换，对光的频率变换公式作了唯象的解释[1,2].这里我们要给出光的频率变换公式的跃迁辐射解释.在推导中,我们将用到能量守恒定律、动量守恒定律、质能关系式、质速关系式、光子假说、跃迁辐射假说和相对论速度变换关系.

1　运动的自由粒子的跃迁辐射

如图1所示，在惯性系S中，有一个速度为v2的不受力的粒子(即自由粒子)沿x轴正向运动,其动质量为m2,能量为E2,静止能量为E02.这个粒子向低能态跃迁，向着与x轴方向(也就是粒子的初速度方向)成θ角的方向发出一粒频率为ν的光子.跃迁后粒子速度为v1，运动方向与x轴的夹角为β，动质量为m1，能量为E1,静止能量为E01.为方便起见，我们用E02和E01分别表示粒子跃迁前、后所处的能态.这里所说的粒子包括原子、分子、离子等等.

图1

根据能量守恒定律、动量守恒定律、光子假说和跃迁辐射假说，则有

E2=E1+hν

(1)

(2)

(3)

根据质能关系和质速关系,上述3个方程可以写成

(4)

(5)

(6)

由式(5)和式(6)分别得

(7)

(8)

式(7)加式(8),得

(9)

由式(4)得

(10)

式(10)减式(9),得

(11)

解式(11),得

(12)

为方便起见，把……