时空和电子4-光子内的能量

背景为了研究光子的内部结构和时空交互的特点本文分析能量在光子内数的理想化变化规律。定义能流的概念做为一个能量周期T光子所产生的能量积累速度。一、基础定义普朗克关系Ehf,T1fE h f,\quad T\dfrac{1}{f}Ehf,Tf1​EEE光子能量hhh普朗克作用量fff频率TTT周期。定义能量流速功率型物理量OETO \frac{E}{T}OTE​二、代入化简将EhTE\dfrac{h}{T}ETh​代入流速公式Oh/TThT2 O \frac{h/T}{T} \boldsymbol{\frac{h}{T^2}}OTh/T​T2h​量纲核验[O]J⋅ss2J/s[O]\dfrac{\mathrm{J\cdot s}}{\mathrm{s}^2}\mathrm{J/s}[O]s2J⋅s​J/s符合功率量纲。三、时间积分连续累积作用对流速OOO做时间定积分积分区间[0,t][0,t][0,t]∫0tO dt∫0thT2dt \int_0^t O\,\mathrm dt \int_0^t \frac{h}{T^2}\mathrm dt∫0t​Odt∫0t​T2h​dt若周期TTT恒定OOO为常数∫0tO dtO t \int_0^t O\,\mathrm dt O\,t∫0t​OdtOt四、特征作用单元取积分时长tT2tT^2tT2天然作用单元不限制TTT为整数∫0T2O dthT2⋅T2h \int_0^{T^2} O\,\mathrm dt \frac{h}{T^2} \cdot T^2 \boldsymbol{h}∫0T2​OdtT2h​⋅T2h结论任意周期TTT整数/分数/实数下在单元时长T2T^2T2内能量流速的连续累积量恒等于普朗克作用量hhh。此处暗示光子内部可能存在作用量为h的结构如自旋角动量。但是至今无观测发现自由光子的非迦续频率现象。O表达了作用强度。和时间上的均速积累。只是一个表象。实质可能有更深层的结构。如五、分数频率/周期的自洽性设fff为任意实数含分数T1fT\dfrac{1}{f}Tf1​则Ohf2 O h f^2Ohf2仍取单元时长t1f2t\dfrac{1}{f^2}tf21​O⋅thf2⋅1f2h O\cdot t h f^2 \cdot \frac{1}{f^2} hO⋅thf2⋅f21​hfff取分数OOO数值为分数倍hhh属于正常连续取值全程无物理跳变、无整数约束体系保持连续自洽T1T1T1只是普通特例非理论边界。六、微分关系精细化演化dQO dt,Q∣tT2h \mathrm dQ O\,\mathrm dt,\quad Q\Big|_{tT^2}hdQOdt,Q​tT2​hdQ\mathrm dQdQ为微元作用量对应hhh的精细化展开单元。核心总结整套体系对任意实数频率/周期成立分数数值是连续体系的正常表现T2T^2T2是hhh对应的固有时间作用单元无人工断点理论连续完备。自由光子与电磁波频率连续无固定间隔观测到的离散谱仅由原子等束缚系统能级分立导致并非频率本身存在量子化间隔。然后使用约化普郎克已知fω2π,h2πℏf \frac {\omega}{2\pi},\quad h2\pi\hbarf2πω​,h2πℏ能流率Ohf2ℏω22πO h f^2 \frac{\hbar \omega^2}{2\pi}Ohf22πℏω2​结合矢量关系、横波特性、Oℏω22πO\dfrac{\hbar\omega^2}{2\pi}O2πℏω2​将EℏωE \hbar \omegaEℏω分立Oω2πEO\dfrac{\omega}{2\pi}EO2πω​E光子动量标准公式phλp \frac{h}{\lambda}pλh​phfcℏωcp \frac{hf}{c} \frac{\hbar\omega}{c}pchf​cℏω​用动量表达 E pc把 Epc 代入Oω2πEO\dfrac{\omega}{2\pi}EO2πω​E结果Oc2π∣ω×p∣\boldsymbol{O \frac{c}{2\pi}\big|\boldsymbol{\omega} \times \boldsymbol{p}\big|}O2πc​​ω×p​1. 各物理量含义p\boldsymbol{p}p光子传播动量沿光线前进方向纵向ω\boldsymbol{\omega}ω电磁场偏振/振荡的角角速度沿横向与p\boldsymbol{p}p严格垂直电磁波横波本质ω×p\boldsymbol{\omega}\times\boldsymbol{p}ω×p两正交矢量的叉乘描述横向振荡与纵向传播的耦合效应模长∣ω×p∣ωp|\boldsymbol{\omega}\times\boldsymbol{p}|\omega p∣ω×p∣ωpccc光速关联光子能量、动量的固有常数OOO单光子本征能流率功率J/s\mathrm{J/s}J/s描述光子自身能量的流转快慢。2. 整体物理意义几何层面式子用叉乘体现光的横波结构纵向传播运动 横向电磁振荡二者垂直耦合缺一不可。能流率的大小直接由这两组正交运动的耦合强度决定。运动层面OOO表征光子一边以动量p\boldsymbol{p}p定向向前传播一边以角速度ω\boldsymbol{\omega}ω做横向电磁振荡两种运动叠加后单位时间内能量的流转速率。区别于传统物理量光子能量EℏωE\hbar\omegaEℏω只体现横向振荡的总能量不含“流动、传播”属性动量p\boldsymbol{p}p只体现定向传播的运动属性不含振荡属性本式OOO首次把光子的横向振荡、纵向传播两大核心运动结合量化出单光子内禀的能量流动快慢。结合量纲与本源该式和Oℏω22πO\dfrac{\hbar\omega^2}{2\pi}O2πℏω2​完全等价只是表达视角不同用ℏ、ω\hbar、\omegaℏ、ω侧重量子振动本源用ω、p、c\boldsymbol{\omega}、\boldsymbol{p}、cω、p、c侧重波动粒子的运动耦合直观体现波粒二象性。3. 一句话总结Oc2π∣ω×p∣\boldsymbol{O \frac{c}{2\pi}\big|\boldsymbol{\omega} \times \boldsymbol{p}\big|}O2πc​​ω×p​描述横波光子在横向电磁振荡与纵向定向传播的正交运动耦合下自身能量固有的流转速率。