日期：2019.01.15
［文章摘要］：光為帶電荷的電子和質子及其組成的帶電體產生的電磁場。光也會受到同樣由電子和質子及其組成的原子、分子之介質的反作用而改造、消亡。即：光是由帶電體產生的，也可以使帶電體成為新光源而產生新的光。本文依據此種理解對光與介質間的相互作用機理進行分析，並依此對其在解釋各類物理現象中的作用提出一些看法和思考。
一、光的產生機理
1、自然界中，人類目前掌握的帶電基本粒子為電子和質子。而無論是哪種光（本文將所有電磁波均簡稱為“光”），均是由帶電粒子或其組成的帶電體產生的；
2、在時間域內，靜止的帶電體產生靜電場、帶電體勻速運動（恆定電流）產生恆定磁場；固定週期的線性簡諧振動或圓周運動的帶電體產生單一頻率的光；脈動式運動的帶電體產生連續頻率的光。如：理想門式運動的帶電體產生恆定振幅譜的、頻率在0～∞間的光；也就是帶電體產生的光之頻率與其在時間域的運動方式密切相關。當從頻率域考察其特性時，時間域與頻率域的轉換遵循傅氏變換。
3、通常情況下，低頻光主要由帶電體往復運動產生，如無線電波和微波；中頻光主要由分子和原子熱運動產生，如紅外線；可見光主要由原子中的外層電子躍遷期間產生：外層電子躍遷產生連續頻率的光、原子核產生單一頻率的光；原子內層電子躍遷產生Ｘ射線光；原子核裂變或聚變產生更高頻率的γ射線光。由此可見：不同頻率的光對應帶電體不同的運動或狀態變化。
二、光的傳遞機理
1、真空中點光源：光以球面波的形式和速度Ｃ以向各個方向傳遞；
2、真空中非點光源：光遵循矢量疊加原理，即可將光源發出的光視為很多個點光源的共同作用的結果。每個點光源發出的光仍為球面波並以速度Ｃ向各個方向傳遞。由此決定了非點光源發出的光的頻率和強度與光源的幾何形狀、各部分所發光的頻率、相位等密切相關。
3、光在真空中遇到介質
3.1、遇到介質界面：光將在介質界面處發生反射/散射、折射/透射和轉換/熱輻射等現象。
3.2、進入介質內部：光進入介質內部後，其運動方向與速度及其頻率的變化均與介質的性質、運動狀態和密度分佈相關。
3.3、從介質進入真空：在介質界面處仍會產生反射/散射、折射/透射和轉換/熱輻射光。只是反射/散射光返回介質內部；折射/透射和轉換/熱輻射光進入真空。進入真空中的光仍然遵循光在真空中的傳遞規律，其頻率和運動方向由介質性質和界面形態決定。
下圖一和圖二證明了光在介質界面和內部的運動實際情況與以上論述完全一致。
圖一：光在盛水可樂瓶內的運動影像
圖二：光通過三稜鏡時分光示意圖
4、光遇到不同介質界面
無論光從光疏到光密介質還是從光密到光疏介質，在界面處均將產生反射/散射、折射/透射和轉換/熱輻射光。光的傳遞速度與方向、頻率均由介質的性質、表面形態決定。光的速度、運動方向和頻率在界面處均會出現躍變。
5、光在介質內部
光在介質內部的運動速度、方向和頻率由介質的性質、運動狀態和密度分佈等決定。
6、界面形態的影響
6.1、平滑界面：反射與折射光的角度與平面法線間的夾角與入射光的入射角存在明確的制約關係：反射角=入射角；折射角與反射角的正弦之比=介質折射率之比；
6.2、粗糙界面：宏觀上，反射光以散射為主；微觀上，入射光照射在界面上時，其反射光的方向仍由界面局部的法線方向與入射光間的夾角決定。只是因為局部法線方向的變化而導致宏觀上反射光的散射現象。折射光與反射光類似。
7、介質性質的影響
7.1、介質表面處：介質性質決定了光照射在界面上時的反射、折射和轉換強度的比值和頻率。即：同樣的介質，界面形態不同只是改變反射、折射和轉換的光之運動方向，而不會改變反射、折射和轉換光的強度比值和頻率。如：紅色物體表面的形態如何不會改變其反射和轉換光為紅色以及反射光與折射光、轉換光的強度比值。
7.2、介質內部：介質性質和密度分佈決定了折射光的運動方向與光在介質內的傳遞速度。
三、光的產生與傳遞的本質因素
1、光的產生本質因素
帶電體產生的電場以及運動電荷產生的磁場是產生光的本質因素。帶電體與觀測裝置間的相對運動方式是決定光的頻率的根本因素。在真空中，電場和磁場均以光速Ｃ向各個方向傳遞是光在真空中相對光源速度恆定決定的。也就是說：光是由電荷產生的電場和磁場。無論光源運動還是觀測裝置運動，均會產生變化的電磁場。在相對電荷靜止的參照系中，靜止的觀測裝置將測量到恆定的電場，但不能測量到磁場；當測量裝置運動時，則可測量到變化的電場和磁場。
2、光的傳遞本質因素
2.1、在真空中，由光源產生的光以相對光源為Ｃ的速度向各個方向傳遞並隨距離的平方衰減。即使是在相對光源靜止的參照系中，雖然各處的電場恆定（不隨時間變化），但其電場仍是以光速Ｃ向各個方向傳遞的。
2.2、在介質中，因介質是由電子和質子組成的原子構成的，當原子所處空間位置上的電場和磁場發生變化時，原子會改變自身的運動狀態，進而改變周圍的電磁環境，促使鄰近原子也發生類似變化，這種變化的傳遞導致了光在介質內部的傳遞。由於不同介質中原子的響應速度、原子間的距離不同，從而出現光在介質內部的傳遞速度與頻率和介質性質相關。
2.3、在介質表面，光照射在介質表面時，將會使介質表面成為新的光源，即照射的變化電磁場使介質表面的原子發生運動狀態的變化，如同光源產生光一樣，原子運動狀態的變化也產生光，只是產生光的頻率、運動方向和強度等除與介質表面形態、介質性質有關外，還與入射光的運動方向、頻率和強度存在一定聯繫而已。總之，光在介質表面和內部的傳遞均為由入射光激發的新光源產生的新的光的傳遞。
四、對光的本質認識在幾個典型物理現象解釋中的應用
1、光電效應
光照射到金屬表面上，將使金屬表面的電磁場發生變化而導致金屬中的原子運動狀態的變化。由於金屬中的原子中的電子是以高速圍繞原子核作一定週期的圓周類運動，就像正在高速運動的電機中的轉子一樣，只有合適頻率和相位的電磁場才能使電機加速運轉。要使金屬中的電子成為光電子，必須使高速圓周運動的電子得到加速，因此，只有頻率與相位合適的光才能使電子成為光電子。這就是為什麼光電效應存在紅限、頻率過高的光不能產生更多的光電子，以及光電子的運動方向可以與光照方向間的夾角大於直角的原因所在。用光量子是無法解釋此三種異常現象的。
2、黑體輻射
黑體內部表面產生的電磁輻射頻率與表面上原子熱運動頻率直接相關。原子熱運動過程中，電子與原子核的運動並非同步，從而形成了變電偶極子而產生與其熱運動頻率相同的輻射電磁場。但因黑體內表面的原子熱運動頻率與方向以及行程都呈現類似的正態分佈，從而導致黑體輻射強度與頻率的關係也呈現出類似正態分佈。並非存在能量子。
3、邁克爾遜——莫雷實驗
實驗裝置中的分光鏡、半透鏡是使實驗中使用的光均成了重新生成的新的光，其頻率和運動方向與入射光的頻率和運動方向雖然有一定的聯繫，但運動速度與入射光已無關，只與分光鏡和半透鏡的運動狀態有關。即由分光鏡和半透鏡重新生成的光僅相對分光鏡和半透鏡速度恆定，也就相對實驗裝置速度恆定。另一方向，實驗過程中，光除了在分光鏡和半透鏡以外，一直在地球大氣層內運動，其運動速度也受到大氣層的性質和運動狀態影響。當大氣層相對實驗裝置基本靜止時，也可視實驗過程中的光相對實驗裝置速度恆定。因此，本實驗不能檢測到干涉條紋移動是正常的。並不能證明光在任意參照系中均速度恆定。
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