張守銀

（山東榮信集團(tuán) 山東 日照 276800）

蔡輝劍

（鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南 鶴壁 458030）

1 實(shí)驗(yàn)

1923年，A.H.Compton從實(shí)驗(yàn)研究X射線的散射中發(fā)現(xiàn)［1，5，8，9，10，11，14］，當(dāng)倫琴射線被物質(zhì)散射時(shí)，散射光的波長(zhǎng)比入射光的波長(zhǎng)長(zhǎng).該實(shí)驗(yàn)的裝置在有關(guān)光學(xué)書(shū)籍中可以查到.倫琴射線（即光波，不可見(jiàn)光波）入射到物質(zhì)（如碳單質(zhì)、石蠟等）上時(shí)，與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)粒子（電子）碰撞，光子將損失能量，這在光學(xué)書(shū)籍的“康普頓效應(yīng)”一節(jié)中已作了證明，而由E＝hν可知光子波的頻率降低，波長(zhǎng)將變大.

2 理論

光波不同于機(jī)械波，我們知道，機(jī)械縱波與物體碰撞的瞬間其波長(zhǎng)變短，能量增加，頻率升高.光波與物體碰撞時(shí)（如上面的Compton實(shí)驗(yàn)），其波形并不出現(xiàn)被壓縮的情況，按直觀想象，似乎其波形被壓縮，但事實(shí)并非如此，這正是光波這種波為幾率波的例證.德布羅意指有波粒二象性的物質(zhì)波為幾率波.

光波與物體（石墨、碳）碰撞其波長(zhǎng)增加，在有關(guān)的光學(xué)書(shū)籍中可查到其論證過(guò)程.碰撞后光波波長(zhǎng)λ′與碰撞前光波波長(zhǎng)λ之差為其中m0為電子質(zhì)量，c為光速，h為普朗克常量，θ為碰撞后光子的運(yùn)動(dòng)方向與原方向的夾角.

3 在光的反射中 反射光與入射光的頻率不同 頻率降低波長(zhǎng)變長(zhǎng)

A.H.Compton的實(shí)驗(yàn)，是X光子入射到物質(zhì)單質(zhì)（石墨）上，必然從表面開(kāi)始，X光可進(jìn)入石墨內(nèi)部，在表面的石墨與在表面以里的石墨都可發(fā)生Compton效應(yīng).中國(guó)的吳有訓(xùn)用Si單質(zhì)做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)也有Compton效應(yīng)，有一種含Si的玻璃叫做硅玻璃，所以X光入射到硅玻璃上也有Compton效應(yīng).

一般地講，凡是電磁波，如太赫茲電磁波、可見(jiàn)光波、X光波、γ射線，均可發(fā)生Compton效應(yīng)，而上面4種波段的電磁波均可稱作光子波，簡(jiǎn)稱光波，或簡(jiǎn)稱光.

由上式可以看出Δλ是一個(gè)很小的數(shù)值.通常用白光做光的反射實(shí)驗(yàn)，看不出波長(zhǎng)（對(duì)應(yīng)著顏色）對(duì)應(yīng)的顏色發(fā)生變化，但若用單色光入射到玻璃堆做光的垂直反射的實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于多次反射多次累加，Δλ最終變?yōu)檩^大的數(shù)值，有利于觀察，可以看到顏色發(fā)生了變化，看到本文的有關(guān)人員可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn).在光的斜反射情形，也會(huì)出現(xiàn)反射光的頻率降低，波長(zhǎng)變長(zhǎng)0.004 856nm，但若用玻璃堆做光的反射實(shí)驗(yàn)，則由于多次反射，單色光變成另一種顏色會(huì)有明顯的效果.在光的折射情形，同樣可以思考到折射光的波長(zhǎng)也變長(zhǎng)，其原因也是入射光子與交界面處非入射光所在介質(zhì)的結(jié)構(gòu)粒子的原子的電子碰撞，導(dǎo)致光的折射.光的反射、折射遵循費(fèi)馬原理.

波長(zhǎng)變長(zhǎng)可以用于制造特殊雷達(dá)——探測(cè)隱形飛機(jī)的雷達(dá).下面再述這個(gè)問(wèn)題.

4 費(fèi)馬原理存在的原因

費(fèi)馬原理中有一條是，光從空間一點(diǎn)到另一點(diǎn)是沿著光程為極小值的路徑傳播，如光的反射、折射便是如此.為什么光會(huì)沿光程極小值的路徑傳播呢？在原子物理中，有一個(gè)“最低能量原理”，所以只有光波走光程極小的情況，才能有所用的時(shí)間極小，因而光子行走在極小時(shí)間內(nèi)“能量沖量”（Et＝hνt）才能最小，光子總是傾向于“能量沖量”最小才能夠穩(wěn)定.光子的能量hν與溫度無(wú)關(guān)，不管環(huán)境溫度有多高，光子的能量始終為E＝hν.

5 發(fā)現(xiàn)隱形飛機(jī)的雷達(dá)

5.1 探測(cè)隱形飛機(jī)雷達(dá)的光學(xué)工作原理

根據(jù)Comptom效應(yīng)，X波段的電磁波向前傳播時(shí)，遇到物質(zhì)單質(zhì)時(shí)，向回反射的電磁波波長(zhǎng)變長(zhǎng)，如果用太赫茲波進(jìn)行調(diào)制向前傳播的電磁波，被調(diào)制的電 磁 波 叫 做 載 波［2，3，4，6，7，12，13］，當(dāng) 向 前 傳 播 的載波遇到隱形飛機(jī)時(shí)，與隱形飛機(jī)碰撞，載波波長(zhǎng)加長(zhǎng)，同時(shí)調(diào)制的波長(zhǎng)也加長(zhǎng).向前傳播的電磁波（被調(diào)制后的電磁波——載波與調(diào)制波）碰到隱形飛機(jī)時(shí)，Comptom效應(yīng)已告訴我們，是入射的電磁波光子與隱形飛機(jī)材料中的電子碰撞，電磁波失去能量，電子得到能量，電子在隱形飛機(jī)表面內(nèi)部加速運(yùn)動(dòng)，輻射的電磁波會(huì)被隱形飛機(jī)吸收（隱形飛機(jī)表面有一層材料，電磁波碰到這種材料會(huì)被吸收），但當(dāng)被加速的電子飛到飛機(jī)表面材料外部時(shí)，其加速運(yùn)動(dòng)輻射的電磁波必然有一部分會(huì)向雷達(dá)方向傳播，當(dāng)然也有向隱形飛機(jī)方向傳播的，但是，那部分向雷達(dá)方向傳播的電磁波會(huì)被雷達(dá)接收到，一旦接收到，便發(fā)現(xiàn)了隱形飛機(jī).然而向雷達(dá)方向傳播的電磁波很微弱，為此，“隱形飛機(jī)的雷達(dá)”須加一個(gè)放大器，把這微弱的信號(hào)放大.隱形飛機(jī)一般做成薄片式，而不像一般戰(zhàn)機(jī)那樣，當(dāng)電磁波從薄的一側(cè)入射照向隱形飛機(jī)時(shí)，大部分電磁波會(huì)擦過(guò)去，只有側(cè)面那很小部分電磁波與飛機(jī)作用，這樣反向傳回到雷達(dá)的就很少.如果兩個(gè)方向接近垂直的電磁波照射隱形飛機(jī)，則會(huì)有一個(gè)正面照向隱形飛機(jī)，而且再向第三個(gè)方向加一個(gè)與前兩個(gè)方向兩兩垂直的電磁波（如在衛(wèi)星上加一個(gè)雷達(dá)），則不論隱形飛機(jī)怎樣飛行，3個(gè)雷達(dá)一定會(huì)捕捉到隱形飛機(jī).如何判斷傳向“隱形飛機(jī)雷達(dá)”的電磁波是隱形飛機(jī)中的電子飛到外部而發(fā)射出的電磁波？一是入射波為調(diào)制后的波，它碰撞電子，電子也必然具有入射波的特點(diǎn)，即電子輻射電磁波具有調(diào)制的特點(diǎn)，二是電子輻射的電磁波與入射波無(wú)固定的相位關(guān)系，三是停止入射，接收立即停止，再次入射，又迅即收到，這說(shuō)明前方有障礙物阻擋.因此，“隱形飛機(jī)雷達(dá)”在原理上是行得通的，至于能否制成實(shí)用的“隱形飛機(jī)雷達(dá)”，要靠中國(guó)科學(xué)院及各大學(xué)科研機(jī)構(gòu)的全力合作.我們應(yīng)爭(zhēng)取用10年的時(shí)間研制出隱形飛機(jī)雷達(dá).現(xiàn)在研究探測(cè)隱形雷達(dá)制造的國(guó)家只有日本在開(kāi)始之中，但未見(jiàn)到有關(guān)設(shè)計(jì)原理的報(bào)道，也許尚是機(jī)密，并不公開(kāi).

綜上所述，探測(cè)隱形飛機(jī)雷達(dá)的光學(xué)工作原理是光波入射到隱形飛機(jī)上時(shí)，被擊出到隱形飛機(jī)表面之外的電子會(huì)輻射電磁波，其中傳向雷達(dá)的被接收到，其中傳向隱形飛機(jī)的輻射被吸收，就是靠傳向雷達(dá)的那部分電磁波，從而發(fā)現(xiàn)了隱形飛機(jī).

5.2 “隱形飛機(jī)雷達(dá)”與普通常規(guī)雷達(dá)的區(qū)別

常規(guī)雷達(dá)接到的電磁波與發(fā)射出去的波反相，因?yàn)榘l(fā)射出去的波入射到飛機(jī)上方產(chǎn)生半波損失，與發(fā)射出去的波正好反相，有固定的相位關(guān)系，但隱形飛機(jī)雷達(dá)接收到的電磁波與發(fā)射出去的波無(wú)固定的相位關(guān)系，“隱形飛機(jī)雷達(dá)”接收到的電磁波是電子隨機(jī)發(fā)射的電磁波.

5.3 研制探測(cè)隱形飛機(jī)雷達(dá)的國(guó)家

我們中國(guó)應(yīng)研制“隱形飛機(jī)雷達(dá)”，日本國(guó)已把發(fā)覺(jué)隱形飛機(jī)的雷達(dá)列入制造計(jì)劃.從目前來(lái)看還沒(méi)有見(jiàn)到其他國(guó)家開(kāi)始研制探測(cè)隱形飛機(jī)雷達(dá)的報(bào)道，也沒(méi)有關(guān)于隱形飛機(jī)雷達(dá)的工作原理報(bào)道，本論文是一個(gè)首創(chuàng).

5.4 探測(cè)隱形飛機(jī)靈敏度的方法

為了提高該種新式雷達(dá)的電磁波傳播特性，可用X波段的電磁波，X波段的電磁波傳播特性好，衰減的少.例如美國(guó)已利用X波段的電磁波制成普通雷達(dá)，而且已把X波段的普通雷達(dá)用于預(yù)警布置在日本國(guó).隱形飛機(jī)探測(cè)雷達(dá)完全可以應(yīng)用X波段的電磁波.

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