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γ射线与x射线的区别

摘要现代理论认为γ射线与x射线没有本质的区别，只有波长或能量的大小不同，本文认为：γ射线与x射线都是以太中传播的波，但二者具有本质的不同，X射线是以太中最高频率的波，而γ射线是以太中的激波。

关键词：以太，简谐振动，轫致辐射，激波

引言

对于区分X射线和伽马射线的标准，目前常见的做法是根据射线的波长或频率进行区分，一般以0.1埃为界限，但是，目前的科技水平还无法测量小于0.1埃的光波的波长，因此，这种分类方法是存在问题的。γ射线与x射线具有本质的区别吗？这正是本文所要讨论的内容。

光的产生方式

光的产生主要包括两种方式，一是热致辐射，二是轫致辐射。

热致辐射

在自然界中，热致辐射是光的主要产生方式，任何物体都可以产生辐射，其产生的原因是：微观粒子的热运动。

在微观世界里，任何微观粒子都在不停地运动，在固体中，主要表现为振动，可用简谐振动描述：y=Acos(ωt+Φ)，其角频率与振幅的关系符合mωA2=?，其振动频率分布在任一频率区间f~f+df的分子数占总分子数的比率可表示为：F(f,T)=0.5(h/kT)3f2e-hf/kT（详情请参阅：热致辐射本质的探讨）；在气体中，微观粒子主要表现为直线运动，其振动频率与运动速度的关系为：f=mv2/h，速度分布符合麦克斯韦—玻尔兹曼分布。

任何物体的热辐射，其辐射的频率都是构成它的微观粒子振动的频率，而且，每个粒子所辐射的能量与它本身所具有的能量成正比。

轫致辐射

轫致辐射指的是微观粒子曲线运动时所产生的辐射，轫致过程所产生的辐射是一个个的脉冲，辐射的强度与粒子的急动度（加速度的导数）成正比，直接碰撞时所辐射的能量，在时域内是一脉冲，在频域内，其主要频率符合f=mv2/h。气体的辐射实际上就是轫致辐射，只有当粒子碰撞时辐射才会明显，直线运动时的辐射能量可以忽略。

轫致辐射可分为两种，第一种是粒子的速度远小于光速时，可以不考虑相对论效应，磁撞时所辐射的频率符合f=mv2/h；第二种是粒子的速度接近光速时，必须考虑相对论效应，碰撞时所辐射的是激波，其强度与粒子的能量成正比。

两种辐射方式的区别

辐射方向

由于粒子的辐射方向是它运动的切线方向，因此，振动产生的辐射是双向的，而轫致辐射是单向的。

辐射能量

简谐振动所产生的辐射，其能量与粒子的振动频率成正比，而轫致辐射所产生的能量与粒子的急动度成正比。

辐射波型

简谐振动所辐射的波型是连续的，是正弦波，而轫致辐射所辐射的波型一般是不连续的（X射线特征谱除外），属于脉冲波。

一般情况下，固体的辐射属于简谐振动辐射，而气体的辐射属于轫致辐射。

光的能量与频率的关系

光子理论的缺陷

在量子理论中，光子是基本粒子，定义一个光子的能量为E=hf，其中，h是普朗克常数，f是光波的频率。但是，这个定义是模糊和空洞的，因为我们并不知道光子是什么，也不知道光子的频率是什么（只是波才存在频率的概念），更无法在实验中获得一个光子，因此，光子只是一个为了解释某种物理现象，而人为创造的一个抽象概念，光子是不可测量的，也没有实际的物理意义。

图1.光电二极管的频谱响应曲线

光子的能量与频率的关系起源于光电效应实验，在这个实验中，出现了两个现象：一是截止频率现象，低于某一频率的光，无论光强有多大都不会发生光电效应，二是光电子的能量与光的频率成正比，从而使人们认为光的能量与频率成正比。但是，这并不是实验的全部，因为光电子的能量与光频率的关系只是在某一范围内近似于线性关系，当光频率大于一定值后，光电子的能量不但不再增加，反而减少，甚至消失，例如，任何的光电二极，其发生的光电效应都存在一定的频率范围，如图1所示，我们不能把某一频段的近似线性关系代表全部。

退一步讲，即使光子的能量与频率是线性关系，由于光子是不可测量的，我们仍然不能用实验证明光的能量与频率成正比，我们能够测量的光的参数包括光强度（坎德拉）、光功率（流明）、光通量（流明）、光亮度（cd/m2）、光照度（lux）等，没有一个参数与光的频率有关，因此，光子理论无法说明光的频率与光的能量之间的关系。

光的波动理论

光是波，没有人提出异议，但是，光波是否存在介质却存在巨大的争议。本文认为，光的介质——以太是存在的，没有介质还是波吗？如果引入以太作为光的介质，很多光的问题都可以用超声波理论解释。

对于任何介质中的波，其一个周期内的能量密度可表示为E=0.5ρω2A2，其中ρ表示介质的密度，ω表示波的角频率，A表示波的振幅。可以看出，波的能量密度确实与波的频率有关，例如，超声波频率越高，能量密度越大，声波对物体的切割、破碎作用也越强。

光波也不例外，对于由粒子简谐振动所产生的光，由于微观粒子的振动规律可表示为mω2A2=?，可以得出光波的能量密度E∝ω，但是，如果光波不是由简谐