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红外与激光工程：红外成像系统仿真、测试与评价技术
第37 卷
组成的。经实验研究发现：一切物质形态的变化都与
公式（3）是光量子（电磁波）的波长λ与这份光
原子核外运动电子的瞬时运动速度有精确定量关系； 量子内所含光子数和原子核外运动电子的运动瞬时
一切光量子（无任是红外、可见光、紫外线、x 射线、 速度的精确定量函数关系式。即光量子的波长变化是
r 射线都是一样的）都是由原子核外运动电子发射出
来的；一切光量子的波长与其所含光子数和原子核外
运动电子在发射这份光量子时的运动瞬时速度有精
确定量关系。
由两个因素决定的，一个是光量子内所含光子数，而
另一个是原子核外运动电子的运动瞬时速度。经实测
计算分析结果表明，在红外和可见光区，光子数对光
量子的波长大小的改变起主要作用，而运动电子旋转
运动瞬时速度对光量子的波长大小的改变只起次要
作用。即在红外和可见光区，光量子内光子数每增、
减一个光子，就会导致光量子的波长大小有很大变
化；但是，无论运动电子瞬时速度有多大变化却只能
导致光量子的波长的微小变化。经实测计算分析结果
表明，激光的本质是激光源每次发射的任一份光量子
内所含的光子数均相等；但是，相同光子数的激光的
频率或波长也总是不相等的。并且，不同光子数的激
光的频率或波长却肯定是不相等的。在同一激光器内
发射相同光子数的激光时激光器件内原子核外运动
电子的瞬时运动速度总是不相等的，正是这一非性线
量子力学的激光光量子精确定量调控机理的客观存
在，才使今天有可能研制成功有各种应用的激光器。
根据这一原理，既可以设计制造出单光子源和 N 光
子源，又可以设计制造出单光子探测器和 N 光子探
测器，将广泛用于未来的光量子保密通信、光信息处
理、光传感和控制等领域。
经研究发现实测波长的光子数 N 与实测电磁波
的归一化波长λ归 = λ实i 1− v2 C2 的乘积等于一个
常数ξ，即：
v2
ξ = Nλ归 = Nλ实i 1−
=
C2
(1)
2h
= 6 562.100 001
mC
γ
式中：N 为光量子内的光子数，个；h 为普朗克常数，
6.626 16×10-34 J·S；C 为光速，2.997 924 58×108 m/s；
m 为单光子质量，6.736 407 7510-37 kg；λ实为实测光
γ
量子的波长，nm；ν为电子在发射该光量子时，原子
核外电子的运动瞬时速度，m/s。
氢原子、氦离子、氦原子内电子运动瞬时速度和
轨道半径的实测结果，是利用中华人民共和国国家知
识产权局已授权的发明专利——原子内电子运动瞬
时速度和轨道半径测量方法及其测量设备测得的[7]。
常数ξ的物理意义是：无论什么光量子，都是由
不同的 N 个光子连成一串组成的, 即光量子最前后
的光子之间的总距离（即一份光量子的总长度）经归
一化后是一个常数。这是由运动光子与原子核外运动
电子的相互精确定量调控机理决定的，是普遍的自然
规律。实测波长内所含光子数的计算公式：
2 运动光子与氢原子核外运动电子的相互精
确定量调控机理
氢分子气体在不同气压条件下，分别用高电流密
度进行脉冲放电产生不同波长（或不同频率）的氢光
谱。即红外线、可见光、紫外线等光谱。根据上列公
式，分别列表计算分析氢原子核外运动电子发射的光
量子的波长和这份光量子内所含光子数与其电子的
运动瞬时速度的相互精确定量调控机理。
2h
N =
(2)
v2
1−
iλ im iC
γ
实
C2
公式（2）是一份光量子内所含光子数与实测这
份光量子（电磁波）的波长和原子核外运动电子的运
动瞬时速度的精确定量函数关系式。原子核外运动电
子所发射的光量子的波长的计算公式：
2.1 氢原子发射光谱的实测——巴尔末线系（可见
光波段）的光子调控机理
如表1，实测波数据参见倪光炯、李洪芳著的《近
代物理》[8]。实测波长对应的实测里德伯常数、电子
运动瞬时速度、电子运动轨道半径、实测波长一份光
量子所含的光子数、以及所对应的常数ξ。
2h
λ =
(3)
v2
1−
iNim iC
γ
C2