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《新光学》摘要

作者 陈果仁 译者 陈照

提要：所有光学实验都证明光以以太为传播介质。物体表面以太层的存在，以及它对光产生的折射、散射等效应，都证明质子、中子、电子等都是微观以太漩涡。

1、以太波

世界是以太（ether）的世界，以太世界无边无际，以太无处不在。电磁波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等都以以太为传播介质，统称为以太波（ether waves）。

以太波是以太的一种运动方式，以太波的存在说明以太是可运动的。实际上以太是不断流动着的，这与古典的以太绝对静止论完全相反。

2、透明体的形成

以太具有相容性（compatibility），以太流动不但可能导致以太密度发生变化，还可能可能形成大大小小的以太漩涡。高密度以太漩涡大爆炸可能产生无数微观的以太漩涡，包括质子、中子、电子在内的所有基本粒子都是微观的以太漩涡，称旋子（microvortex）。原子、分子由质子、中子、电子构成，因此光线在玻璃、水、空气、“真空”等透明体中传播，其实就是在以太中传播。下面将以光学实验证明以太的存在。

3、光的透射

实验证明光是横波，当光线从光疏介质如真空或空气进入光密介质如玻璃等时，不但波长变短，振幅也变小，频率则不变，如下图：

波长变短而频率不变又意味着光的传播速度变慢。当光线穿过光密介质再进入光疏介质时，波长、振幅、光速都得以恢复。光在透明体中传播速度变慢，将产生光程差效应。

4、物体表面以太层

然而光在进行上述透射时，其波长与振幅究竟是怎样变小的呢？这是因为质子、中子、电子等旋子在自旋的同时不断吸收与喷射以太，于是在旋子周围形成由内而外以太密度逐渐减少的以太层。当质子、中子、电子结合为物体，被吸收与喷射以太的叠加，就在物体表面形成以太层。将任一不透明物体对着亮度适中的光，凭肉眼我们就能够看到物体边沿有着厚度约为0.5mm的暗层，这一暗层就是物体表面以太层。

令光线以垂直的方式射入物体表面以太层，随着物体表面以太层中以太密度的逐渐增加，光的波长、振幅、传播速度都逐渐变小，当光线进入透明体后，由于透明体中的以太密度分布是均匀的，光的波长与振幅将不再变化，当光透射后，根据同一原理，光的波长与振幅将逐渐恢复。

5、光的折射、色散、衍射、干涉等效应

令光线从真空或空气中斜着射入玻璃表面以太层，如下图：

上图玻璃表面以上虚线以下为玻璃表面以太层，由上而下以太密度逐渐变大。光是横波，设光线的振幅面和入射角平面平行，当光线向玻璃方向（向下）振动时，随着玻璃表面以太层中的以太密度增加，光的波长和振幅将变小，于是内侧相邻两个波峰之间的距离缩短，而当光波向离开玻璃方向（向上）振动时，由于外侧以太密度有所下降，因此光的波长和振幅将有所增加，于是外侧相邻两个波峰之间的距离有所增加，这样一来光线就会逐渐向玻璃一侧发生弯曲。光线进入玻璃体后，它将直线传播，从宏观上看，光线发生了折射。

可见光在空气中的波长约在400－760nm之间，当可见光垂直射入物体表面以太层时，物体表面以太层厚度以0.5mm计算，物体表面以太层可容纳波数达数百甚至超千个，光的频率越高，物体表面以太层容纳的波数越多。当光线斜着射入物体表面以太层时，光线有足够多的波数来进行弯曲。白色光是由不同频率的单色光构成的复色光，令白色光斜着透射三棱镜，由于频率越高的单色光在透镜表面以太层中的波数越多，因此弯曲的程度越大，反之越小，于是白色光产生色散效应。

无论是凹透镜还是凸透镜，透镜的两面都有表面以太层，透镜焦点的形成，透镜成的像原理，以及透镜的成像作图和成像公式等都决定于透镜表面以太层。

光是正弦横波，光折射率n = sini / sinr是一个经验公式，当我们认识了透明体表面以太层后，对此公式就有了实质性的理解。

可以证明，光的衍射效应与干涉效应也都是由物体表面以太层产生的。

恒星与行星大气层由离子、原子、分子等粒子构成，由内而外，大气粒子密度逐渐变小相当于以太密度逐渐变小，因此可以将星球大气层看成是物体表面以太层。当光线穿过星球大气层时，光线必将发生弯曲。1919年5月29日发生了日全食，英国皇家学会和天文学会观察到远处恒星发出的光经过太阳时，星光果然如爱因斯坦预言的那样发生了弯曲。如下图：

上图A代表远处恒星，B代表太阳及其表面大气层，C代表月亮，D代表地球。但这不是太阳引力场引起空间发生弯曲所致，远处恒星光线的在太阳附近发生的弯曲与光线在物体表面以太层中发生的衍射出于同一原理。

6、光速

光速与光源、光介质、观察者等的关系主要包括以下几方面：

a、光在不同以太密度的介质中有着不同的传播速度。当同一光束在不同光介质中传播时，光介质所含以太密度越大，光的波长、振幅越小，传播速度越慢。在透明固体、透明液体、气体、真空中，前者所含以太密度依次大于后者，因此光在它们中传播时，在前者中的传播速度依次小于后者。不同光介质以其不同以太密度控制着光的不同传播速度。

b、无论光介质运动与否，光在任何一种以太密度均匀的光介质中的传播速度是固定的。当光源与以太密度均匀的光介质相对静止时，光在各个方向上的波长、振幅、传播速度是相同的。地球带着空气一起运动就是带着光介质一起运动，因此在迈克尔逊一一莫雷实验中不可能观察到光的干涉效应。

当光源与光介质之间相对运动时，光速与光源运动与否无关，但光速相对于光介质不变。无论原来光束在空气中传播速度是多少，也无论玻璃等透明体以怎样的速度向哪个方向运动，光线一旦从空气进入玻璃，其传播速度就相对于玻璃不变。还在1859年，斐索就以其流水实验证明光速相对于光介质不变。

c、设光源与光介质之间以相对速度v相向运动，如下图：

在上图中，或者光源以速度v自左向右运动，或者以太风(真空、空气、流水等)以速度v自右向左运动。就同一球面波而言，由于光速相对于光介质不变，光源与正前方波阵面上的B点之间的相对速度是c－v，与正后方波阵面上的A点之间的相对速度是c＋v。

d、当观察者与运动光源同处真空或空气中，也是由于光速相对于光介质不变，如果观察者站在光源前面，那么光将发生紫移，如果站在后面，光将发生红移。

7、光学证明以太存在

物体表面以太层的存在以及它能够产生的衍射、干涉、折射、散射等效应，这充分证明质子、中子、电子等所有基本粒子都是微观以太旋涡。旋子在自旋的过程中不断吸收与喷射以太，这不但使得物体表面形成以太层，也使得光在透明体中传播时，光以以太为传播介质。无论在真空中，还是在气体、液体、透明固体中，光都以以太为传播介质。

许多晶体如方解石(CaCO₃)等中的原子、分子形成相互平行的解理层可使入射光束产生双折射效应。当偏振光通过某些透明体如石英等晶体以及糖、酒石酸等时，偏振光的振动方向会旋转一定的角度而形成旋光。两者都证明透明晶体中的原子、分子的有序排列，使得透明体中的以太有序分布，从而使得光束产生双折射、旋光等效应。

当今的光子论不但不能解释光的衍射、干涉、折射、散射、双折射、旋光等光学效应，也不能解释光线透射后再从光密介质进入光疏介质时，为什么其波长、振幅又能够恢复，尤其不能解释光的传播速度为什么会增加。

参看书：现行中学、大学教材。

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