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如果不想深入 。就直接看量子力学教科书里关于康普顿效应与光电效应那两节吧 。反正我不能释然 。写了好几天 。才算尘埃落定 。
先不急回答“发生什么” 。有必要先吃透“电子·光子·碰撞”这三个概念 。尤其是宏观碰撞与微观碰撞的区别 。
1 宏观碰撞的三个类型
宏观上 。甲乙两实体碰撞 。可分为三类：
·弹性碰撞：甲乙之间硬碰硬 。各奔东西 。二者可视为不会变形的刚体 。例如 。刚球对撞 。服从动量守恒：△Σp?=0
·柔性碰撞：甲乙之间硬碰软合为一体 。硬体陷入软体里面 。如石子扔进水里 。能量守恒 。石子动能转为系统热能：△Σ(Ek?+Q?)=0
·穿越碰撞：甲乙之间硬体从软体穿出 。如子弹从人体穿出 。能量守恒：△Σ(Ek?+Q?)=0
显然 。宏观的两个实体之间的碰撞 。都是发生在接触界面上的冲压与摩擦 。
2 弹性碰撞的匹配原则
刚性小球之间的弹性碰撞 。主要在于有近似的高硬度或高密度 。即“硬碰硬”的先决条件 。否则就会发生合并或穿越的非弹性碰撞 。
微观的弹性碰撞比较复杂 。原子光谱效应、散射效应、光电效应、电磁感应、霍尔效应 。其实都是光与电子碰撞 。统称光电碰撞 。
根据硬碰硬原则 。光子与电子的硬度或密度 。理当是差不多的 。否则 。就会合并或穿越 。
光的衍射 。不是光从电子附近绕过 。而是低密度的光子 。可以过滤掉稀疏的高密度电子 。因此 。光的衍射 。是“软光子”被电子穿越 。
光被吸收 。不是被电子吸收 。而是因为大多数低频光被电子云挡住 。留在原子内空间 。因此 。光的吸收 。是“软光子”被电子封闭 。
低频光子密度很低 。不能发生光电之间的弹性碰撞 。高频光子才可能核外电子撞出来 。因此 。光电效应 。是“硬光子”把电子弹出 。
光电之间的弹性碰撞要求光子与电子的体密度是相匹配的 。此称弹性碰撞的匹配原则 。
多大密度的值域或匹配比（η） 。可以称得上相互匹配呢？按理讲 。这需要大量样本数据统计平均值 。理论上 。只能大致估计一下 。
就宏观而言 。例如：金球密度19.32 。冰球密度0.9 。差比为19.32/0.9=21.5倍 。二者依然可以有弹性碰撞 。保守一点 。硬碰硬的匹配比 。不妨设定为：η≥0.05 。
就微观而言 。主要是光电碰撞 。光子波速为真空光速(c) 。至少是宏观速度的1000万倍 。故按同比原则 。匹配比粗略设定为：
η≥10??......(1)
接下来的事情 。就涉及如何计算不同光子与不同电子的体密度 。
3 在不同的温度场 。电子有不同的体密度
温度场 。是在特定温度与真空度的场 。如 。核力场、电磁场、引力场、地磁场、分子力场 。
电子 。在不同的温度场 。有不同的体密度 。也有自我保护的抗简并压（见第4节） 。
这很像热气球的变态：由于外界温度场或真空度的递进变化 。气球的体积 。随着渐渐升空而渐渐变大 。气球的密度也渐渐变小 。
进而可推：粒子的质量或电量可以是常量 。而体密度是变量 。取决于所在的温度场 。
热缩冷胀定律：球形化粒子的体密度(ρ) 。与所在温度场的平均温度(T)成正比 。与自身切向运动的动能(E?)成正比 。即：
ρ=m/(4π/3)r3∝?mv2=1.5kT......(2)
r3∝1.5/πv2 。或 。r3∝m/2πkT......(3)
不难理解：粒子的切向速度(v)越快 。粒子体密度(ρ)越大 。粒子半径(r)越小 。为什么这样？
我的理解：这好比穿羽绒服骑自行车 。速度越快 。则风被压缩密度变大 。风阻的反作用越大 。羽绒服正面介质 。会因风的压力而变薄 。体积缩小 。
由此可推：电子的体积变化：电子的旋进速度越快 。对前方真空场的冲压越大 。此处的场密度变大 。对电子的反冲压也越大 。
特别注意：热缩冷胀原则 。冒看有点像狭义相对论的钟慢尺缩效应。其实 。二者的物理逻辑 。截然不同 。
4 在不同的温度场 。电子有不同的抗简并压
从上可知 。宏观碰撞的动力学方程 。既不涉及电子 。也不涉及光子 。
宏观碰撞有接触界面 。试想 。接触面上是谁和谁碰撞？按理讲似乎是核外电子 。
电子与电子能碰撞么？不能 。根据泡利不相容 。异性电荷也不能 。除非导入湮灭进程 。
显然 。亚原子之间不会靠得太近 。为什么不？这可以用“抗简并压理论”来解释 。
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