[关键词] 有机化合物波谱解析;实验课程;考试方式;教学模式
[中图分类号]G427 [文献标识码]C [文章编号]1673-7210(2009)08(a)-157-02
有机化合物波谱解析是制药、药学、中药等药学类专业及相关专业本科生及研究生的专业基础课。本课程主要讲述紫外光谱、红外光谱、核磁共振和质谱的基本理论与一般解析方法及四大光谱的综合解析方法。通过对本课程的学习,学生能掌握有机化合物结构波谱分析的基本概念、基本原理和基本方法,并能应用光谱法对有机化合物进行结构解析。在近几年的教学中,我们发现一个较为普遍的问题:学生普遍反映波谱解析中各大光谱学的基本原理及基本内容过于抽象,难以理解,更不用说让他们运用所学的相关知识去识图、解图,最终推测出未知化合物的结构,因此学习波谱的热情并不高涨,而且还引不起足够的重视。经过调查发现,上述现象的产生主要是因为以下三方面的原因:第一,我校有机波谱解析课程内容设置中没有实验内容,由于和实践脱钩,学生不能把抽象复杂的知识具体化、简单化,所以觉得难度较大且枯燥无味,也意识不到该门课程的重要性;第二,波谱解析课程内容涉及到分析化学、无机化学、物理化学、有机化学等多学科的知识,知识点多、难而且系统性不强,如果学生基础没有打好,很难把这门课学好,所以大部分学生没有兴趣,有的就干脆放弃;第三,因为考试压力较大,学生没有心情培养兴趣。因此笔者认为要提高我校有机化合物波谱解析的教学效果,必须进行有机化合物波谱解析教学模式的改革。
1开设实验课程,加强实践教学
目前国内大多数中医药院校都开设了有机化合物波谱解析理论课,但对于波谱解析实验课程国内高校几乎未有独立设课的先例,更没有统一的参考教材。由于仅从课堂上讲授理论对于波谱解析课程的教学是远远不够的,必须加大实践课堂的教学环节,培养学生理论联系实际的能力,提高学生综合技能。学校可根据自身开设相关波谱实验的条件,自行编写《波谱解析综合实验》讲义。讲义中尽可能包含基础型、综合型和设计型三种实验类型。基础实验可编排紫外光谱、红外吸收光谱、核磁共振谱及质谱的实验内容,让学生掌握如何应用每种波谱进行已知简单化合物的定性和结构分析;综合实验是利用“四大光谱”进行综合分析的实验,让学生懂得如何应用现有波谱学知识进行未知化合物结构分析;设计实验是设计型开放实验,集分离及结构表征为一体,可以以我校教师科研项目内容为基础,发表科研论文,以达到培养学生的探索精神和实际科研能力,为他们后续从事科学研究奠定了较为扎实的实践基础。
2改变考核方式,培养综合能力
考试是教学过程的重要环节,而不仅是评价教与学效果的一种手段,它对整个教学活动有强化功能、检测功能和反馈功能。更重要的是,适宜的考试方式能激发学生学习的积极性,提高其应用所学知识的实际能力。有机化合物波谱解析作为一门难度较大的课程,大多数院校均采用一次性闭卷考试,这种考试方式在一定程度上可以衡量大多数学生的学习质量,但也存在着一定的弊端。目前我国高校均实施学分制教育,有机化合物波谱解析作为我校药学专业的限定选修课,既能防止学生避重就轻,同时有一定的选择余地,但传统闭卷的考试方式使学生由于害怕考试不及格而把这门课拒之于门外,有的学生即使选了,也觉得压力很大,根本没有精力去培养兴趣。因此针对这种情况,应采取一种积极的、合理的考试方式,使学生由被动学习变为主动学习,充分调动他们学习波谱解析的积极性。笔者认为在开设实验课的前提下,可以把实验作为一部分考试内容记入总成绩,同时参考平时表现,具体操作如下:理论部分采用闭卷或开卷考试,占总成绩的40% ;实验部分占总成绩的40%,主要是培养学生波谱分析实验技能,拓宽学生知识面,提高学生应用基础理论知识去解决化学实际问题的能力;平时成绩占总成绩的20%,这部分主要以学生对该课程的学习态度、平时行为表现等为基准。
3改变教学模式,提高教学效果
波谱分析课程由于内容比较抽象、信息量大、内在规律性不强且有大量的经验数据,对于初学者往往枯燥无味,常有不知所措。为了让学生加深对各类有机化合物“四大光谱”特征信息及内在规律的理解,以便让学生能从中找出一些内在联系,避免死记硬背,在课堂教学中应始终贯彻一条从同一类化合物某一光谱特征出发,抓住共同特点,领悟同一类中不同化合物的光谱相关特征峰;而且要善于运用联系对比的教学方法使学生系统掌握更多光谱知识,从而达到提高学生识图、解图的能力。由于波谱解析课程中涉及到许多数量巨大、内容复杂而非文字形式的图片信息,采用传统的“粉笔+黑板”的教学模式很难将信息准确地表达出来。随着计算机信息技术的发展,现代多媒体计算机辅助教学,已成为最具潜力的教学模式,因此我们可以制作该课程的教学软件,将紫外光谱、红外吸收光谱、核磁共振谱、质谱及综合解析练习题制成课件,教师可根据实际情况充分利用计算机动画效果等Flash软件功能进行教学,提高学生的积极性。
[参考文献]
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关键词 物理学；频率；MSae单位制
中图分类号O41 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）98-0144-04
英国的安东尼 ·黑 和帕特里克·沃尔特斯先生的《新量子世界》（雷奕安译，长沙： 湖南科学技术出版社， 2005 ）一书第136页有一段话：“1980年克劳斯·冯·克林津（又译为：冯·克利青 1985年获诺贝尔奖）和他的同事……..，也许意义更大的是量子电阻的发现——霍尔电压除以电流是量子化的，这一量子单位正比于普朗克常数除以电子电荷的平方，这一电阻单位与原子物理里面的一个基本物理常量，也就是所谓精细结构常数，关系密切。”
笔者用通常的单位制换算，试图寻找普朗克常数、电阻和精细结构常数之间的关系，遇到很大困难。但是当使用频率（次/s）替代能量（焦耳），使用区分正负性（即正反性）的基本费米子个数e替代电量（库仑）进行计算时，则很容易得到上述关系。
1 频率是描述量子的最基本的物理量
普朗克常数将波动与粒子直接联系起来，规定了频率与能量的恒定关系，频率进入到描述量子“动能”的领域。爱因斯坦的质能相关公式将质量与能量紧密联系在一起，频率实际上进入到描述量子“静能”的领域。能量守恒定律被证明是正确的，相互作用过程中的频率总量守恒应当是能量守恒的基础。
但是，人们在进行物理现象描述时并没有将频率看成一个重要的物理量，更没有将其作为一个基本的物理量。例如分析势能转换为动能物理现象时，按照质能相关公式必然存在“静止质量”转化为能量，同时按照普朗克常数规定的频率与能量的恒定关系，必然产生波动频率，然而通常的分析方式，波动频率似乎是凭空地产生，看不出频率与“静止质量”的相互联系。
笔者认为普朗克常数规定的频率与能量的恒定关系、爱因斯坦的质能相关公式以及能量守恒定律，明确地说明了波动是大自然中最基本的物理现象，频率是描述量子的最基本的物理量。频率不仅是描述玻色子（如光子）的最基本的物理量，而且是描述静止的和运动的费米子（如质子、电子）的最基本的物理量。将频率视为基本的物理量，可以给我们在分析基础的物理现象时带来很多便利，甚至可以带来很多意想不到的结果。
2 频率直接替代能量在物理公式中的应用
以频率直接替代能量和质量进行微观物理现象的定量计算，可以使物理公式的表达更直接更简单，这就是说可以建立一个简单的物理单位制，将这个单位制称为MSae单位制（即米秒次e单位制）。
MSae单位制的基本单位设为4个：（暂时仅涉及力学和电磁学内容）
长度单位：米，m，与国际单位制相同。为真空光子每秒运行距离的299792458分之一；
时间单位：秒，s， 与国际单位制相同。为133Cs原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期所持续的时间；
振动单位：次，a， 即一个波动。由于描述的物理现象的基础是波动，一个波动周期是360o即2π弧度，因此振动单位次又承担了对角度描述的功能；
电量单位：基本电量，e，即区分正负性的基本费米子个数，取值只能是正整数、负整数和零，国际单位制中的1库仑电量=6.241506363×1018e；
由于MSae单位制对同一量纲只设置唯一的单位，因此本文直接以基本单位（即米秒次e）表示量纲，以基本单位的组合作为推导的物理单位，且使用中文表示。如，MSae单位制中力的量纲为 次秒-1m-1，单位为（次/s）/m ；又如电势的量纲为 次秒-1e-1，单位为 （ 次/s）/ e 。
2.1 对频率（能量）的描述
频率的单位：次/s，MSae单位制中的频率相当于经典单位制中的能量。
由：普克常数=6.626075×10-34J·s， 频率ν= 能E /
得到：1焦耳能量相当于频率次/s
1次/s的频率相当于6.626075×10-34J。
2.2 对质量的描述
频率已经描述了量子的波动规模，但是在相对于光速的低速情况下，需要将量子开放形式的传播速度（含加速度）的绝对值单独作为一个物理量考虑，而不是只考虑传播速度与光速的比值时，建立质量的概念就成为必要的了。
质量 = 频率/c2
MSae单位制中质量的单位是：s/m2
1kg质量相当于频率：
v=c2×1.509189075×1033次/s=1.3563915×1050次/s
1kg质量相当于MSae单位制中的质量：
= （c2×1.509189075×1033）/c2
=1.509189075×1033s/m2
例如，一个静止的电子的质量为：9.1093897×10-31kg，换算成MSae单位制的质量：1374.779s/m2，相当于频率 ve=1.235589873×1020次/s，波长λe = 2.426310417×10-12m。
2.3对费米子和玻色子波动状态的描述
假设量子的波动有费米波和玻色波两种形式。费米波的波动中心在一定区间往返振动，速率是光速。玻色波的波动中心朝一个方向移动，速率也是光速。光子表现为纯粹的玻色波，静止的实物粒子（如质子、电子）表现为纯粹的费米波，运动的实物粒子同时含有玻色波分量和费米波分量。可以使用一个直角三角形描述量子的频率（相当于能量、质量）、速率和波密度（波长的倒数，相当于不考虑矢量的动量）。
上述对物理量的描述符合直角三角形的边角关系，费米子（如质子、电子）获得的动能越大，角DOE越大，DE方向速度就越大，但不能超过光速c。它们之间的关系计算完全符合狭义相对论变换公式的要求。用一个简单的直角三角形描述量子波，能够在频率（能量、质量）、速率、波密度（动量）方面得到与狭义相对论变换公式相似的形式，说明相对论与量子论有着天然的联系。上述最后一个公式的分母中根式外出现c2，是能量与质量相关公式及真空电容率与真空磁导率相关公式中出现c2 的原始踪迹。
2.4 对动能的描述
如前图，OE表示总频率、光速；OD表示费米波频率分量；DE表示玻色波频率分量，玻色波速分量为。
动能即费米子由于运动而增加的频率
=总频率-静止费米波频率
=总频率×
计算可知，当远小于c时，上式×总频率，即低速时的动能公式。
引入质量概念，低速时总质量与费米质量相当，此时动能公式又可表示为：
增加的频率
2.5 对波密度（动量）的描述
量子波的波长的倒数即1/波长，可以理解为波在单位传播距离中的波周期数，称为波密度。由于动量等于能量除以速度，因此动量的单位与波密度的单位相同，即波长的倒数：次/m。
1千克米/s=1.509189075×1033次/m
一般情况下，我们计算量子的总的波密度是没有方向的，而经典理论中的动量是有方向的，因此量子总的波密度在玻色方向的分量才与经典理论中的动量相关。
2.6 对力的描述
力反映量子之间的相互作用强度大小，可以参照经典理论来定义力：力即单位距离变动的频率。MSae单位制中力的单位：（次/s）/m。
2.7 对库仑定律的描述
真空中两个静止费米子A与B之间的相互作用力，与这两个量子各自带电量q1和q2的乘积成正比，与它们之间距离r的平方成反比，作用力F的方向沿着两个点电荷的连线。这就是库仑定律。
力F为矢量，电荷同性相排斥，异性相吸引。式中为真空介电常数（亦称真空电容率）。
国际单位制中的真空电容率：
2.8 对冯·克利青常数的理解
当笔者正为由于建立了MSae单位制而使精细结构常数不是无量纲数，而是出现了单位“次/e2”如何解释而思考时，阅读到英国的安东尼 ·黑 和帕特里克·沃尔特斯先生的《新量子世界》中的一段文字（见到本文开头语）后，立即将电阻的单位用MSae单位制转换。电阻可以表示为电势与电流的比值，按照MSae单位制对电阻进行量纲分析：
电阻=电势/电流=[（次/s）/e ] /（e/s），
果然得到次/e2，说明精细结构常数与电阻确实有一定联系，在MSae单位制中精细结构常数与电阻是同单位的。
试将电阻的国际单位制与MSae单位制换算：
1Ω=3.8740459×10-6次/e2
1次/e2=25812.807Ω
25812.807即冯·克利青常数，是第18届国际计量大会（CGPM）及第77届国际计量委员会（CIPM）决议，从1990年1月1日起使用的常数。冯·克利青的研究成果应当能够说明精细结构常数是有量纲的，与真空电容率存在密切关系。这样的理解方式可以很自然地将精细结构常数，从物理学教材的原子物理章节前移到普通电磁学章节，知识结构的逻辑性会更好一些。
2.9与国际单位制的换算
MSae单位制与国际单位制之间的衔接点主要有两个：一是具有人为规定性的频率与能量的转换率，即经典单位制中的普朗克常数h=6.626075×10-34J·s；二是同样是具有人为规定性的库仑与基本电量的转换率，1库仑电量=6.241506363×1018e 。
下面列出一些常用物理量的MSae单位制表示的单位，以及与国际单位制的换算：
3 频率直接替代能量在物理公式中的应用能够产生一些奇特的推理结论
笔者认为波是物理现象的主要形式，波速是稳定的，频率也具有相当的稳定性。由于均匀性和对称性，频率在量子相互作用过程中总量守恒，这是被能量守恒定律、普朗克常数定义、爱因斯坦的质量与能量相关定律的理论与实验证明了的，因此MSae单位制的提出是有实践基础的，也是与传统理论衔接的。
在物理公式中直接以频率替代能量，直接地描述量子特征，为揭示物理现象的本质提供了新的思路：
可以很自然地将量子论与相对论联系在一起。
可以实现“动能”与“势能”相互转换的定量性。
可以使得物理公式简单化，公式中只出现米、秒、次、e等几个物理量，公式中没有通常的能量、质量，也没有普朗克常数，极为简单地表述从运动学、动力学到电磁学中的公式、定理。
可以实现物理单位的量子化。频率是描述量子的一个主要物理量，MSae单位制的次直接表示了波动的次数，e 直接表示了基本费米子的个数（区分正反性，即电的正负性）。米和秒似乎未能表现量子特征，其实这两个单位的基础是光速，内含的量子特征是很明显的。力矩的单位为次/秒，与频率单位相同，动量矩的单位为次，这些都直接地体现了量子的特征。
可以得到精细结构常数不是无量纲数的结论，它的单位为：次/e2 ，与电阻单位相同。
可以在对电容、电阻和电感进行MSae单位制与国际单位制换算时，自然地出现冯. 克利青常数。
可以将真空电容率、光速与精细结构常数三个物理量联系在一起，得到倒数真空电容率等于二倍光速与精细结构常数乘积的结论。等等。
得到这些推理结论决不是偶然的，这些结论是能够经受实践验证的，说明频率直接替代能量在物理公式中应用是可行的，也是具有实用性的。
MSae单位制的理论基础是量子波设想，笔者认为物质运动的有序形式，如粒子性、电性、弹性、引力不是永恒的，都是由无序的不定形的物质基本结构形式发展而来的。量子波是物质运动由无序转化为有序的最基础形式，一份一份的波就是粒子，粒子就是波。量子波设想对于解释量子的粒子性与波动性统一问题、定域性与非定域性统一问题、相互作用与结构形式的统一问题（即场与粒子统一问题）提供了一种新的思维方式。
参考文献
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【关键词】立体式教学 偏振光 设计性实验 自主式学习
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682（2012）09-0089-02
一、前 言
大学物理教学中两种传统方式是课堂教学和实验教学。在课堂教学中一个教师给几十甚至上百个学生授课，师生之间、同学之间交流较少；实验教学中，学生要用3～4小时完成教师安排的实验题目，时间紧迫。这两种教学模式都是以学生接受、理解、记忆被动式学习为主，优点是教师对教学进程易于控制。
教育改革的形势提倡改变传统的以教师为中心的教学模式，注重以学生为主体、更多的激发学生自主学习和探索的热情，注重良好的沟通技能和团队合作精神的培养，关注学生成长和全面素质的提高。在物理实验中引入设计性实验，实验室也逐步开放，以鼓励学生的自主式学习与探索。
二、立体式教学
我们在大学物理课程的偏振光的教学中尝试了“立体式教学”，将理论教学、实验教学以及分析总结融合起来，并充分发挥学生的主观能动性，通过4个阶段来完成一个主题内容的教学。①启发式的课前预习提纲；②课堂讨论；③设计性实验；④提交课程论文。
通过课前预习培养学生针对一类问题的调查研究能力和分析能力；课堂讨论培养学生的表达能力；设计性实验培养学生的创新能力和动手能力；提交课程论文培养学生的分析总结能力。从预习、课堂讨论、实验小组的建立、实验方案的形成与实施、提交课程论文，整个过程是完全开放的，都以学生为中心自主完成的，教师只是指导者。教学中提高了学生学习兴趣，并取得了很好的教学效果。
三、偏振光的立体式教学设计与实践
1.偏振光的理论预习提纲
偏振光的理论预习提纲归纳如下：①常见光源的发光机理；②光的偏振性；③偏振片的起偏与检偏，马吕斯定律；④反射、折射时光的起偏与检偏，布儒斯特定律；⑤双折射现象。
2.设计性实验的参考题目
在只有常规的偏振光实验仪器的情况下（如光具座、偏振片、玻璃堆、钠光灯、1/4波片、1/2波片、He-Ne激光器、天平等），应做到以下几点：①区分普通玻璃片、偏振片、1/4波片、1/2波片；②确定偏振片通光方向或波片的光轴；③测量透明或不透明材质的折射率（材质自备）；④设计光路图，使透射光强为入射自然光强的1/n。收到了较好的教学效果。
3.预习报告
（1）常见光源是自然光，是大量原子的自发辐射跃迁形成的；激光为受激辐射形成的。
（2）光是电磁波、横波，具有偏振性质，其偏振方向为电场强度的振动方向。光束按偏振性质可分为自然光、线偏振光和部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
（3）偏振片的起偏机理为透明基片上的导电分子链将其平行方向上的光振动分量吸收，只剩与其垂直方向的光振动透射而起偏的。[1]对于自然光，理想的偏振片的透射光强为入射光强的1/2。
如果光振动方向与偏振片透光方向的夹角为 ，入射光强为I0，透射光强为I，则偏振片上的入射光强与投射光强符合马吕斯定律： 。
根据马吕斯定律，可以定量计算偏振片透射光与入射光的相对光强，利用偏振片的起偏原理也可以对一束光进行检偏。
（4）自然光遇介质界面时，反射光和折射光都成为部分偏振光，当反射光和折射光垂直时，只有垂直入射面的光振动能够被反射，折射光为平行于入射面的光振动为主的部分偏振光。
布儒斯特定律：当反射光和折射光垂直时，反射光为垂直入
射面的线偏振光。入射角称为布儒斯特角，满足 （n1
为入射媒质折射率，n2为折射媒质折射率）。
根据布儒斯特定律，可以测量折射物质的折射率；玻璃堆也可以像偏振片一样对一束光进行起偏或检偏，或者对透射光强进行控制。
（5）双折射现象。自然光遇晶体时分成两束线偏振光的现象叫做双折射现象。利用双折射晶体做成尼科尔棱镜，也可以对一束光进行起偏和检偏。利用双折射晶体做成的1/4波片可以获得椭圆偏振光或者圆偏振光；1/2波片可以方便地使偏振光的振动面偏转任意角度。
（6）区分自然光、线偏振光、部分偏振光的常见方法可以利用偏振片、玻璃堆或者尼科尔棱镜的任何一个置于光路中并以光路为轴旋转观察透射光强的变化来判断。
4.课堂教学
以学生在自学预习中形成的观点和遇到的问题为主进行讨论，教师适当讲解，锻炼学生的思维表达能力和倾听并寻找设计性实验的合作伙伴。
5.设计性实验的观察点
（1）区分普通玻璃片、偏振片、1/4波片、1/2波片。首先，确定与波片对应的光源，考察点为普通玻璃片对垂直入射光的偏振性无明显影响；偏振片在自然光中呈灰色；其次，偏振片改变入射线偏振光的透射光强和偏振方向；1/4波片对入射线偏振光的透射光强无影响，透射光可以仍是线偏振光（入射线偏振光振动方向平行或垂直波片光轴）或者椭圆偏振光、圆偏振光；1/2波片只是使入射线偏振光振动面旋转2倍的入射光振动面、波片光轴夹角。
（2）确定偏振片通光方向可利用已知布儒斯特角的玻璃堆起偏的偏振光。
（3）测量透明或不透明材质的折射率（材质自备）。考查点为反
射光偏振性的检测、布儒斯特定律 的计算及光路的设计。
（4）要使透射光强为入射自然光强的1/n，两偏振片通光方向夹角为 ；或者偏振片、玻璃堆和尼克尔棱镜中任意两个的组合，但光路要复杂一点。
实验小组活动的方式和时间可以协商选择。实验方案自由讨论，相互批评，相互补充，相互完善，从中加深对理论的理解，起到课堂教学起不到的作用。形成统一方案后交与指导教师，由教师形成建设性指导意见后反馈回小组，而不是简单的给出正确答案或解释。
6.课程论文
课程论文包括预习报告、实验目的、实验仪器、光路图、操作步骤、实验数据、实验现象、数据处理、偏振光应用的展望与综述等。
四、结束语
在整个教学过程中，偏振光的理论预习内容属于必修课内容，设计性实验是自愿参加的。对学生来讲，整个过程是自主的相互学习的过程，也是合作互动的过程，是交朋友和讨论物理问题的过程。物理知识是大家一起构建的，而不是被灌输的，轻松并总能获得帮助。在测量蔗糖的旋光系数时，组与组之间进行了合作，不同的光源、不同的实验方案配合节约了原材料，并对实验方法和结论进行了比较，体验合作的成果与课程相关的设计实验成为大学物理课程的延伸，是学生理论联系实际以及科研的初级演练。
教学时间一课时。
教学目标
1.知识与技能
了解并识别光电效应现象。
能表述光电效应现象的规律。
了解光子的概念，会用光子说解释光电效应现象的规律。
理解光电效应方程。
粗略了解光电效应研究史实。
2.过程与方法
观察赫兹实验中的放电现象，体验发现的过程。
经历“探究光电效应规律”的过程，获得探究活动的体验。
尝试发现波动理论面对光电效应规律遇到的困难。
领略“观察、实验──提出假说──实验验证──新的假说……”的物理学研究方法。
3.情感态度与价值观
体验探究自然规律的艰辛与喜悦。
陶冶崇尚科学、仰慕科学家，欣赏物理学的奇妙与和谐的情愫。
学习科学家敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，培养判断有关信息是否科学的意识。
教学用具
1.实验装置赫兹实验装置;光电效应现象演示装置。
2.多媒体课件;资料文字;赫兹实验装置示意动画;研究光电效应实验示意动画;光电效应的波动说描述与光子说描述动画;密立根证实光电方程实验示意动画;普朗克、爱因斯坦、密立根资料图片动画;
设计理念本课教材蕴含着十分丰富的教学内容：在知识方面，本课作为后牛顿物理两大支柱之一──量子理论的入门，涉及量子物理最基础的内容，同时，还有着厚重的物理学科文化积淀，有物理学史、科学方法、辩证唯物主义思想、创新意识等人文精神教育的题材。教材在知识陈述上较为浅显直接，而关于这些知识的“背景”，则是相当丰满、承赋人文，为实施“科学的人文教育价值”提供了很大的空间。基于教材特点，本教案设计“以人为本”，突出从赫兹发现光电效应，勒纳德研究光电效应规律，爱因斯坦提出光子说解释光电效应规律，到密立根实验验证光电效应方程，物理学家们上下求索三十年的历程，在让学生学到量子论基础知识与基本技能、发展微观思维方法的同时，获得物理课程文化的浸润与陶冶，体现物理教育在个性品质、好奇求知、质疑创新、科学美及责任心等方面的价值导向。
本课总体设计思想是：课堂教学以光电效应三十年精彩历程为线索，通过充分展示围绕“光电效应”所发生的发现现象、研究规律、提出假说、实验验证这样一个科学发现过程，在科学过程展示中推出学科知识，渗透科学思想方法，借助多媒体课件播放、实验装置重现现象及教师解说，着力于撼动青年学生崇尚科学的情感，弘扬深厚的物理课程文化。
教学过程全课以下列四个标题作引导，按历史的发展顺序展开教学活动。
(动画显示课题后，教师引入主题)
引入本课要学习的光电效应，在量子理论的发展中有着特殊的意义。人类对光的本性的认识，到麦克斯韦提出光是一种电磁波，光的波动说似乎已完美无缺了。然而，就是在证实电磁波存在的过程中，人们发现了光具有粒子性的重大事实，这就是光电效应现象。光电效应及其规律的研究，使人类对物质世界的观念发生了变革：大自然在微观层次上是不连续的，即“量子化”的，而不是牛顿物理假设的在一切层次上都是连续的!光电效应最先由赫兹发现，他的学生勒纳德对光电效应的研究卓有成效并获1905年诺贝尔物理学奖，爱因斯坦提出光子论从理论上成功解决了光电效应面临的难题并因此获1921年诺贝尔物理学奖，美国物理学家密立根通过精确实验证实了爱因斯坦的理论，并获1923年诺贝尔物理学奖。光电效应的科学之光经众多物理学家前赴后继，三十年努力求索，在物理学史上成为绚丽夺目的篇章。让我们翻开这炫目的一页，沐浴科学的阳光吧!
(屏幕切换显示四个标题)
一、赫兹意外发现光电效应
介绍赫兹实验动画显示赫兹实验示意图如图1所示。1885年，赫兹用如图1所示的装置来证实电磁波的存在：电磁波发生器是在两根铜棒上各焊接一个磨光的黄铜球，另一端各连接一块正方形锌板，它们共轴放置，两球间留有一空隙，它们相当于一个电容器，与感应圈连接，构成了LC电路，感应圈使两黄铜球聚集大量电荷，从而在空隙间产生电火花，形成高频振荡电流，辐射高频电磁波。与这个回路相距一定距离有电磁波接收器，是用一根粗铜导线弯成一开口的圆环，开口端各焊一黄铜球，之间有可作微调的空隙，这个接收器实际上也是一个LC电路。调节间隙改变接收电路的固有频率可与发射过来的电磁波产生共振，从而在接收器的空隙间观察到电火花。
介绍赫兹的发现并演示利用电火花实验装置，赫兹测量了电磁波速、进行了研究电磁波的反射、聚焦、折射、衍射、干涉、偏振等各种波现象的实验，大量反复地实验不但证实了麦克斯韦电磁波理论，同时意外地发现了表明光具有粒子性的一个重要现象：当发射器间隙的火光被阻隔时，原来接收间隙的火花变暗(如图3所示)，而用其他任何火花的光照射到接收器铜球，也能促使间隙发生电火花，进一步研究发现这一现象中直接起作用的是火光中的紫外线，当火花的光照到间隙的负极时，作用最强，这种情况下接收器间隙发生的电火花实际上是紫外线的照射使一极铜球上飞出电子到另一极铜球所形成，赫兹称之为“紫外光对放电现象的效应”，也就是光电效应。
演示光电效应现象动画显示光电效应演示仪原理如图4所示，课堂演示，引导学生观察在紫外线照射下，电流计指示电路中出现了电流。归纳什么是光电效应
(文字显示)
在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。
二、勒纳德研究光电效应现象的规律
引入赫兹的发现吸引了许多人去深入研究光电效应成因与规律，其中德国物理学家、赫兹的助手勒纳德的研究卓有成效。对光电效应的研究方向就是弄清其发生的条件。
介绍勒纳德实验研究原理动画显示勒纳德研究光电效应规律的实验装置如图5所示。当入射光照射到光洁的金属阴极K表面，就有光电子发射出来，若有光电子到达阳极A，电路中就有电流，所以可通过电流计了解用各种光照射阴极K以及对两极加不同电压时的光电流，从中摸索规律。
介绍勒纳德实验研究结果勒纳德通过实验总结出光电效应现象的重要规律：
(文字显示)
1.对各种金属都存在着极限频率和极限波长，低于极限频率的任何入射光强度再大、照射时间再长都不会发生光电效应。
2.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。
3.只要入射光频率高于金属的极限频率，照到金属表面时光电子的发射几乎是瞬时的，不超过10-9s。
4.发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比。
光电效应规律性的演示用如图4所示的光电效应演示仪演示(1)用红光、蓝光照射锌板时，不会产生光电流;(2)用玻璃隔断紫外线时，光电流消失;(3)光电流达到饱和后，改变电压，光电流不变，改变入射光强度，光电流增大。
设问1.用光的电磁波理论如何解释光电效应的发生?
2.波动理论可以解释光电效应发生时的规律吗?
讨论与总结请全班同学议论，由学生尝试定性解释光电效应后，教师概括辅以如图6所示动画显示：光到达金属表面时，连续的电磁波能量分布在其表面，振动的电磁场不断地“摇晃”金属表面的电子，一些结合最松散的电子被摇下来。
由学生提出现有理论与观察事实的矛盾后，教师整理为两大困难，并以文字显示。
矛盾波动理论解释实验事实
之一
之二到达金属表面的光能量连续地分布，对某个电子只能吸收其中很少一部分，应有一段时间积累到足够的能量方能从金属表面挣脱。
光波的振幅表征光能量大小，强光对金属作用足够长时间，有足够能量应该可以使电子从金属表面挣脱。光电效应是否产生存在极限频率(波长)而与光强无关，光电子最大初动能也只与入射光频率成正相关。
若能发生光电效应，即使光很弱，也是瞬间发生的
三、爱因斯坦提出光子论圆满解释
引入观察与理论的互动就是科学，观察是科学进程的开端，观察激发思考导致理论以解释观察结果，而理论又在新的观察中受到检验、引发新的理论，对观察结果进行解释或统一。
原来的电磁波理论与光电效应的实验事实不相符合，促使人们改变认识，构建新的思想框架来解释观察结果。1905年，爱因斯坦用突破性的量子化思想对光电效应做出了现在为科学界普遍接受的解释。
介绍爱因斯坦光量子假说教师介绍普朗克对电磁波辐射所作的量子化假设：振动物体的能量只能取特定的一组允许值。这种思想在当时并没有引起人们多少注意，但爱因斯坦敏锐地捕捉了这一思想闪光，并彻底贯穿到光的辐射与吸收问题中。
教师介绍光子说，并显示文字内容：
在空间传播的光(的能量)不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，一份光子的能量E=hv。
用光子说对光电效应规律作解释用如图7所示动画辅助描述光子说下的光电效应：光子像下雨一样落在金属表面上，打出电子，就像机枪子弹从混凝土墙上打下混凝土块一样。
解释极限频率的存在;
解释光电效应的瞬时性;
给出逸出功概念，用光电效应方程
(屏幕展示)解释光电子最大初动能只与入射光频率正相关;
解释光电流的强度与入射光的强度成正比。
小结在爱因斯坦提出光子模型后，用来解释光电效应变得出奇地简单明了，今天，我们中学生运用光电方程计算光电效应已不是什么难题，但在上个世纪初，科学家对量子化的物理却极不适应，爱因斯坦的独创性、物理洞察力和对简洁解释的追求使他在忙碌的1905年发表了相对论，成功解释了光电效应，建树起近代物理学研究的两座丰碑。
四、密立根精确实验证实光电效应方程
引入至此，研究光电效应的科学活动并未完成，爱因斯坦的光子假设与光电方程作为假说──一种有根据的猜测，一种尝试性的未经确认的看法，要上升为理论，要为人们认同──当时对这一假说的怀疑超过了狭义相对论，甚至包括普朗克本人也持反对态度，还必须经受实验的检验。许多物理学家都想方设法用实验测量普朗克恒量h，验证光电效应方程。
简介密立根的工作一直对光子假设持有保留的美国物理学家密立根，设计了高精确度的实验装置如图8所示，经过十年的试验，不断解决一些技术难点，终于验证了光电方程的直线性，并测出普朗克恒量h=6.56×10-34j·s，在事实面前，密立根服从真理，宣布爱因斯坦假说得到证实。科学就是严峻的怀疑态度和对新思想的开放态度的混合，科学常常会发生这种情况：科学家说：“那的确是个好论据，我错了。”然后真的改变想法，扬弃旧观点，科学就是这样进步的。
全课总结本课学习，我们了解了光电效应现象，了解了进行科学活动的方法。光电效应把我们带进了量子化的物理学，光电效应告诉我们理解微观世界要有新的观念，光电效应引领了近代物理学的发展，对哲学、文化和技术的影响深远。让我们怀着对量子理论先驱们的崇敬心情，从科学回到生活。
播放音乐与三位物理学家资料画像，如图9所示。
[课件简介]本课件采用PowerPointXP-F1ashMX制作，充分发挥PowerPoint媒体展示功能与FIashMX的强大的动画功能。其制作过程如下：
【关键词】超声波；特性；医学诊断
【中图分类号】R445.1 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2014）03-0369-01
1超声波的概述
机械振动在介质中传播而形成机械波。其中，人耳能够听到的频率范围大致在20Hz-20000Hz称为声波，而频率低于20Hz的称为次声波，频率高于人耳能听到的上限20000Hz的机械波则称为超声波。近年来，超声波的应用范围在各大领域都迅速地扩大开来，它已在海洋探查与开发、无损评价与检测、医学诊断及微电子学等领域发挥作用；同时，超声波作为一种能量形式，通过它与传声媒质相互作用而产生的种种效应，在物理、化学、生物及医学等基础研究和应用技术开发中展示出广阔的前景。在医学领域中，超声的性质无论在医学的诊断或是治疗都是极为适宜的，用功率大的超声作治疗，用功率小的超声作诊断，施用超声波的最大优点是对患者和医生都无害处，这是X光所不能及的。
2 超声波的特性
由于频率f升高，波长λ变短，超声波具有其特殊性，近似于光的某些特征，如束射性，由一种媒质进入另一种媒质发生折射、反射等；同时有很强的被吸收性与衰减性，带有很强的能量。以下简要介绍超声波的几个主要特性：
2.1 超声波的束射性
人耳可感受的声音是无指向性的球面波，即以声源为中心呈球面向四周扩散。而超声波频率很高，方向性（即束射性）较强。当超声波发生体――压电晶体的直径尺寸远大于超声波波长时，则晶体所产生的超声波就类似于光的特性。超声波的频率高、波长短，和光波一样可以集中向一个方向传播，并可用适当的方法使它会聚和发散，所以超声波射线可以与光线一样，进行折射、反射，同时也可以聚焦。而且，超声波的束射特性遵循几何光学上的定律。
2.2 超声波的透射、反射、折射与聚集
由于超声波频率较高，因此超声波在定向传播时，在两种不同媒质的分界面上，会出现类似于光线的透射、反射和折射现象。超声波的聚集现象和光线的聚集现象是一样的。利用超声波聚集装置可以将超声波束会聚到一点，从而将超声波的声强提高几倍甚至几千倍，利用这样巨大的声强可以做许多很有意义的工作，例如超声波切割、超声波钻孔、超声波打磨等。
2.3 超声波的吸收与衰减
当超声波在各种媒介物质中传播之时，由于媒质要吸收掉它的一部分能量，随着传播距离的增加，其强度也会渐渐的减弱。而对于同一物质来说，超声波的频率越高，其吸收也就越强。
2.4 超声波的巨大能量
超声波具有着更加强大的功率。超声波可以使得物质分子获得十分巨大的能量。根据声学工作者的实验测定，频率为100万Hz的超声波的能量，要比同幅度的频率为1000Hz的声波的能量大100万倍。
2.5 超声波的声压特性
所谓“声压”指的是由于声波的振动而使声场中的物体受到的附加压力的强度。超声波的频率很高，所以进入介质时，高密度分子间的伸拉很快，致使其间形成瞬时的真空与压缩高密度区，产生巨大的压力差。当振幅达到一定程度时，超声波拥有的能量十分巨大。
3超声波在医学诊断中的应用
超声波在医学领域中的应用包括两大方面：超声诊断和超声治疗。超声诊断研究如何利用各种组织声学特性的差异来区分不同组织，特别是区分正常和病变组织。超声诊断是借助超声波在人体组织中的传播、反射散射、吸收衰减和多普勒效应等物理现象，提取病灶信息，并转换为电信号，作为诊断的依据。
如今，超声诊断仪已由一维发展到三维，由静态发展到实时，回波信息量大大增加，生物体内的病灶愈加清晰易辨。目前医学应用的超声诊断方法有不同的形式，可分为A型、B型、M型及D型。A 型超声诊断仪为调幅式，显像屏幕上纵轴显示反射波的幅度，横轴显示时间，这种诊断仪可探查点的断层声像。70 年代以来，A 型被B 型超声显像仪取代，B超幅度调制显示为辉度调制显示，使显示的亮度随着回声信号的大小而变化；另外B超采用单晶片或多晶片扫描技术，产生若干条超声信息线，以构成一幅二维切面图像。医生可根据切面图像的形态、灰度、组织结构、边界回声、回声总体分布、脏器后方情况及周围组织表现等做出综合判断。B超在临床应用范围广泛，几乎涉及到临床所有学科疾病的诊断，目前B超和X射线已成为两种相互补充的常规的检查手段。M型超声诊断仪是在A型的基础上改造而成的，它是一种用于诊断活动器官的超声诊断仪，用单晶片探头、回声以辉度调制显示。现在超声诊断仪由于出现多探头阵列声成像技术，为采用各种信息处理带来了方便。将电子计算机技术引入超声诊断，它将获取超声通过脏器的传播时间及幅度或衰减随频率的变化数据，经过信号数字处理、综合后再给出组织的切面图像，从而产生了超声CT技术，这种技术能得到活体组织内部超声参量的空间分布。对于1MHz的超声，切面图像的分辨力可到5mm，目前已进入临床试验阶段。计算机技术还可以抑制假信号，使声像图更为清晰，甚至还进行了把两套二维成像合成一个三维立体像的尝试。
4结束语
近几年来，医学超声成像系统想更高层次发展，其目标主要是：利用更多的声学参数作为载体，以获取体内更多的生理、病例信息；提高图像质理，使图形清晰；显示更为细微的组织结构。从工程技术角度看，医学超声成像在彩色血流测量技术、数字化波束形成技术、谐波成像技术、三维超声等方面的发展特别引人注目。总之，超声诊断技术发展迅速，已从形态学过渡到生物力学、生物物理学的分析阶段，即从静态到动态，从定性到定量，从模拟到全数字化，从二维到三维显示，多普勒彩色血液显示代替了创伤性导管检查，使超声图像的质量和分辨率大幅度提高，提高了临床诊断好应用的范围。由此可见，超声诊断技术不仅现在已给人类带来了巨大的利益，同时还有极为广阔的开发前景。
参考文献
中国科学院副院长王恩哥评价这一成果时说，这是该院乃至我国又一项具有极高显示度的重大科技成果。“大连光源”中90%的仪器设备由我国自主研发，标志着我国在这一领域占据了世界领先地位。
更值得一提的是，该装置由中科院大连化学物理研究所和中科院上海应用物理研究所联合研制，开创了我国科学研究专家与大科学装置研制专家成功合作的先例。近日，中国青年报・中青在线记者走进“大连光源”，采访有关专家进行揭秘。
看不见的“光”：人类探测微观世界的利器
在大连长兴岛，“大连光源”躺在一个长达100多米的隧道里。在这里，最常见的就是各种灯光闪烁的实验仪器，以及各类如同爬山虎般顺着架子连接着仪器的线缆，当然，还有各种看不见的“光”。
现实中，人们接触最多的“光”，怕是手机屏幕、电脑电视屏幕发出的光，还有白炽灯、霓虹灯的光，白天的太阳光，夜里的月光，以及大自然中水母、萤火虫发出的光，等等。那么，光的本质究竟是什么？
电磁波――近代物理已经证明了这一点，并且发现光这种“电磁波”，还是人类认识和感知物质世界，探测原子和分子等微观世界的最重要工具。
比如，对于声音和图像，人类可以通过麦克风和摄像头转换成“电”信号，然后进行处理和传输。同样地，对于物质世界中的原子和分子，如果要“看到”它们，也只需要将其转换成易于识别和处理的“电”信号。
一个最直接的方法，就是将原子或分子中的电子“打”出来，让原子、分子变成带有正电荷的离子，带正电的离子击打在探测器上，就会形成“电”信号。如此，科学家就可以灵敏地探测即“看到”微观世界。
这其中的关键点，即将原子或分子中的电子“打”出来。不过，并非所有的“光”都能实现这一点。“极紫外光”是其中一种。根据中科院大连化物所研究员戴东旭的说法，光（电磁波）本身带有能量，其波长越短，能量就越高。也因此，它分为可见光和不可见光，后者包括紫外光、红外光、x光，即人们通常所说的紫外线、红外线、x射线。可见光的能量算是小的。其波长大致处于400～700纳米之间，可以刺激人的视觉细胞产生信号。波长小于可见光的紫外光，因为能量高，会对人体产生危害，比如320～400纳米和270～320纳米之间的紫外光。不过，当波长短到100纳米附近时，光所具备的能量，足以电离一个原子或分子而又不会把分子打碎，这个波段的光，被科学家称为“极紫外光”。“大连光源”就是要造出这种“光”。一旦造出，就是人类探测微观世界的一把利器。
最新一代光源是“拍电影”，上一代是“拍照片”
“大连光源”总负责人、中科院大连化物所副所长杨学明院士讲了一个故事：19世纪末有人问，马在奔跑时，究竟有没有四蹄同时离地的瞬间？一时间众说纷纭，因为仅靠人眼观察，实在无法判断。直到有人设计出一套连续拍照的装置，将马连续奔跑的过程“分解”为一帧帧照片，才得出了结论。
杨学明说，要研究物质是如何变化、运动的，最好的方式就是将过程“记录”下来，能够让人们清楚地“看到”。如今，随着人类对自然界的认识不断深入，科学家已经知道，与人类生活息息相关的很多物理和化学过程，在本质上都是原子和分子过程。
而要控制或利用这些物理和化学过程，在杨学明看来，就需要在实验室里，研究这些过程所涉及的原子和分子的反应机制，因此，就需要精确并且高灵敏度地“探测”所涉及的原子和分子。
事实上，为了“看到”微观世界，人类制造出了各种各样的工具，这类工具统称为“光源”，其中一类在科学上广泛使用的光源，利用了粒子加速器获得高能粒子，高能粒子在磁铁阵列中震荡产生的高亮度的光被称为同步辐射光。
物理学家斯蒂芬・霍金曾经说过，粒子加速器，是人类拥有的最接近时间机器的设备。而人类所能达到的最高温度记录，也是在粒子加速器中创造的。
从20世纪40年代，美国在加州大学伯克利分校发展了第一代高能电子束同步加速器之后，高亮度的同步辐射光源，已经成为当代科学研究最为重要的实验工具之一。世界各国先后建立了几十台第三代光源，我国也有北京正负电子对撞机、合肥光源、广东散裂中子源、兰州重离子装置、上海光源等。其中合肥光源和上海光源属于第三代光源。
如今建成的“大连光源”，则是第四代，也是最新一代的光源，即自由电子激光装置。中科院上海应用物理研究所所长赵振堂研究员说，这是当今世界上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置，也是世界上最亮的极紫外光源。
那么，第三代同步辐射光源和第四代自由电子激光装置究竟有何区别？
赵振堂打了一个比方，上一代是“拍照片”的，而最新一代光源是“拍电影”的，进一步说，即第三代光源只能“看到”微观世界物质的结构，而第四代光源则能记录下微观世界物质的动态过程。杨学明以雾霾为例，从现有的研究来看，霾是一个从分子结构聚集起来的团簇，包括水、污染物等，那么在研究雾霾时，不仅要知道它是什么结构，即由什么组成，还要搞清楚这些组成部分，是如何聚集在一起的，这就需要科学家不仅要看到静态的结构，还要看到动态的过程。比如，在空气潮湿的时候，空气中霾的成分通常会有一个明显的增长，为什么会这样，这就需要对其发展过程进行研究。也因此，杨学明将“大连光源”这个第四代光源，称为观察原子、分子反应过程的摄像机，在原子、分子层次上探索物质世界的奥秘。
科学研究专家与大科学装置研制专家首次携手
第四代光源还有一个特点：足够亮。
赵振堂给出一组对比：比起一般家用的白炽灯，太阳的亮度是其1万倍；比起太阳，第三代光源则要亮100亿倍；那么，比起第三代光源，第四代光源还要再亮100亿倍。这里的亮度，是一个科学的概念，也称为峰值亮度，定义是单位时间内、单位立体角内、单位面积上、单位波长范围内所发射的光子数量。
在这般光源的照射下，几乎所有的原子和分子都“无处遁形”。戴东旭说，如今建成的“大连光源”，就是当今世界上在极紫外波段最强的自由电子激光，因此是研究与原子分子过程相关的物理和化学科学问题的强有力的利器。
事实上，在越来越强调协同创新，而非“单打独斗”的大科学时代，像“大连光源’’这样的大科学工程，越来越为科学界所重视。如今，“大连光源”的建成出光，在王恩哥看来，也将大大促进我国在能源、化学、物理、生物、材料、大气雾霾、光刻等多个重要领域研究水平的提升，为我国的科技事业注入新的活力。
很快，“大连光源”得到国家自然科学基金委国家重大仪器专项的资助，于2012年年初正式启动，2014年10月正式在大连长兴岛开工建设。仅两年时间，就完成了基建工程以及主体光源装置研制。
关键词：LiDAR；滤波；数学形态学；分裂合并
中图分类号：G623.5文献标识码：A 文章编号：
1绪论
机载激光扫描技术LIDAR（Light Detection And Ranging）是20世纪以来为获取高时空分辨率的地球空间信息的一种全新的技术手段。机载LIDAR传感器发射的激光脉冲能部分地穿透树林遮挡，能够快速地获取精确的高分辨率的数字高程模型（DEM Digital Elevation Model)以及地面物体的三维坐标，进而获取地表物体的垂直结构形态，增强了对地物的认识和识别能力，且获取过程不受天气及日照条件的限制，具有传统的摄影测量不可替代的优势。
对LIDAR数据进行处理及生成数字高程模型DEM的基本步骤都大致包括原始数据获取，地面点三维坐标计算和坐标转换，滤波处理，插值生成真实地表DEM。
在上述步骤中，滤波处理过程尤为重要。机载激光扫描测高激光脚点的分布并不规则，在三维空间的分布形态呈现为随机离散的数据点——“点云”（Point Cloud）。在这些点中，有些点位于真实地形表面，有些点位于人工建筑物（房屋，烟囱，塔，输电线等）或自然植被（树，灌木，草）表面。从激光脚点数据点云中提取数字地面高程模型（DTM）需要将其中的地物数据点去掉，这就是所谓的激光测高数据的滤波。要获得真实的地面的模型，就必须进行滤波，去掉那些本不属于地面点的激光点，因此，滤波的处理方法的好坏将直接决定生成DEM质量的高低。
目前用于机载激光扫描测高数据滤波的方法绝大部分都是基于三维激光数据脚点的高程突变等信息进行的，概括来讲大致可分为形态学滤波法，移动窗口法，迭代线性最小二乘内插法，基于地形坡度滤波法等。
在这些方法中，本文所致力于改进的数学形态学滤波法是应用最为广泛的滤波方法之一。该方法利用数学形态学中腐蚀运算、膨胀运算和开运算、闭运算对离散的点云数据进行滤波。
总体上，数学形态学滤波法具有计算量小，操作原理与过程简单实用，有较强的可控性的优点。但不同的窗口大小会导致不同的滤波效果。因此，该法中的滤波窗口大小的合理选取一直是研究的难题与瓶颈。
鉴于上述现状，本文所研究的基于分裂合并的数学形态学激光雷达点云数据滤波方法力图做到对于传统数学形态学滤波算法进行改进，通过结合分类合并的思想进行初始滤波，弱化窗口大小的选取所带来的误差，从而提高算法滤波的精度。
2 数学形态学滤波方法
原理方法
数学形态学法基本原理
数学形态学滤波方法是从激光雷达(LiDAR)点云数据中识别地面点、创建数字高程模型的一种重要方法。
数学形态学是基于集合运算原理提取图像中的特征，其基本思想是用与原始图像在尺寸和形状上都有相关性的窗口在原始图像中添放、探测图像集合结构，获得原始图像的尺寸、形状、连通性、凹凸型、平滑性以及方向性等信息。
数学形态学窗口分析的基本运算有腐蚀运算、膨胀运算、开运算和闭运算。其中，腐蚀和膨胀运算是数学形态学图像处理的基础,通常用于“减少”(腐蚀)或“增大”(膨胀)图像征形状的尺寸，其具体算法定义如下。
设LiDAR观测值序列为，则点的膨胀运算定义为：
式中，代表点的领域点，窗口大小为，也称为结构元素尺寸。域窗口可以是一维的直线，也可以是二维的矩形或其他形状。同理，腐蚀运算定义如下：
将膨胀和腐蚀进行组合，就得到可直接用于LiDAR滤波的开运算和闭运算。开运算是对数据先进行腐蚀，再进行膨胀，而闭运算正好相反。
传统的数学形态学方法是在进行点云数据滤波时，对机载激光雷达测量数据进行开运算，然后过滤激光雷达数据，即选定一个一定大小的窗口后，窗口内最低的点就认为是地面点，高程值高出该点一定范围的其他点也认为是地面点，由此完成对于点云数据的分类，从而创建数字高程模型。
总体上，基于数学形态学原理的分类方法的操作原理与过程简单实用，计算量小，有较强的可控性，具有进一步开发的潜力。
数学形态学法存在的问题
由于数学形态学滤波方法是基于窗口进行滤波计算，因此，算法的精度很大程度上受到滤波窗口尺寸的影响，不同的窗口尺寸会导致不同的滤波效果。当采用较小的滤波窗口时，仅能滤去尺寸较小的建筑物。少量的非地面点被滤除，如车辆和树木。而对于尺寸较大的建筑物无法剔除。另一方面，当采用较大的滤波窗口时，又不能很好的保留原始地形的细节。因此，本文所研究的基于分裂合并的数学形态学点云数据滤波方法就是尝试结合在数字图像处理中已经较为成熟的分裂合并的思想，通过两者的适当结合弱化窗口大小的选取过程，从而对该滤波方法进行改进，以提高数学形态法滤波的精度。
3 总体思路
首先通过实现分裂合并的方法对LiDAR点云数据进行初始滤波，获得近似地面点；再使用数学形态学滤波法剔除近似地面点中的地物点，从而完成对数学形态学滤波法的改进，并使用改进后的方法对已知数据进行滤波生成DEM。
对于LiDAR点云数据的处理的主要步骤包括：
读取数据文件；
对数据进行中值滤波以剔除粗差；
对获得的地面点数据采用分裂合并法进行初始滤波，获得近似地面点；
对近似地面点使用数学形态学滤波法进行二次滤波，由于初始滤波中已经去除了大尺寸建筑物，因此在二次滤波过程中，可以选择小尺寸的窗口进行，窗口尺寸以3-4m为宜；
对滤波后获取的地面点进行内插，最终生成DEM。
4 分裂合并的处理
初始滤波的分裂合并法的步骤
初始分块
将原始影像分成8×8=64 块。这里的“块”的作用是记录落入此块的点的个数和第一个点的点号。每一个点均有一个指针指向该区域的下一个点。因此，所有落入该块的点均被“链表”链接起来了。
初始合并
对于分得的每4个子块，依次检验其是否符合合并原则，若符合则合并。
分裂处理
对上步中未合并的每一个子块按照分裂条件进行检查，若满足分裂准则，则分成四个子块。若该块分为四小块，则对其各小块均进行上述操作，直到所有块不再满足分裂原则，或者已分裂出来的最小块已经足够小。
合并处理
经上述步骤后，原始影像被分为若干小块，从面积最小的块开始，以每块为中心检查相邻各块（要求相邻的块与该块面积之比在0.5~2.0之间），凡符合合并准则的，则将两块合并。然后对面积更大的区域重复进行上述操作，直至所有的块均不满足合并准则，则停止。
小块处理
经过上述步骤后若存在一些较小的小块且与已经划为地面点的区域相邻，则将其归入地面点中。若这些小块不与地面点相邻，则不做处理。
分裂与合并的准则
分裂准则
求出该块内所有点的平均高程；
此乃特殊重要文稿,几乎涉及物理世界全部问题。文中全部用8位数字有效精度并与实验完全相符的计算结果表明下述原理成立：
〖测得准原理〗：世间万物，无例外，都是测得准的（准确程度最终都将取决于普朗克常数h＝2π?的准确度），绝非测不准的；世间只存在测不准的学者，并不存在【测不准原理】——《量子力学》的基本原理。
文中用大量无可否认的事实，全面、系统、严格地证明了量子力学——世界权威理论，纯系伪科学。其基本原理——【测不准原理】系反科学的理论，由此量子力学已把科学引入歧途，并使之陷于恶性循环不解之中！
由于量子力学已修成了诡辩内禀属性，任何单方面对其论说全然无效，必须给量子力学以全面充分曝光，所以篇幅显得较长。实乃：
有道僧是愚氓忧可训，
奈何量子愚氓胜和尚！
1991.01.01原作
2000.11.25修改
作者：可雪
可雪第一章．世界是测得准的，并非测不准的
乍看，题目好象哲学的。不屑哲学，只谈物理。
大量研究表明，目前为止的实验已经给出物质世界准确信息，物理学重要任务之一就在于找出这信息并揭示其内在规律。遗憾的是，目前为止的理论(无例外)均未能如此。然而国内外学界却一致认为理论物理大厦框架——《量子力学》已经建成，剩下只是装修和美化了。
但经本文研究表明，《量子力学》对一些基本物理学问题的实质并不清楚，往往似是而非。然而《量子力学》却娓娓动听、夸夸其谈，实则以其昏昏使人昭昭！请看事实：
1.1关于“量子化”根源问题。
微观世界“量子化”已被证实，人们已经公认。但接踵而来的就是“量子化”根源问题，又机制怎样？这本是物理学根本任务之一。已有的理论包括爱因斯坦、玻尔、量子力学都未能回答。然而量子力学家们却置这本职任务于不顾，翩翩起舞与数学喧宾夺主、相互玩弄！
就是说，《量子力学》是在未有弄清量子化根源前提下侈谈“量子”的“科学”。其结果只能使原子结构凭空量子化，量子化则成为无源之水，无本之木。这就是目前物理科学之现状！
可有人，例如一位量子力学教授辩论时说：“量子化是电子自身固有属性，阴极射线中的电子能量也是量子化的”。
虽然，这量子力学家利用了“微小量子”数学“极限”概念进行诡辩，显得很聪明，但却误了人类物理学前程！
不可否认的事实是：阴极射线中的电子、X射线韧致辐射电子、高能加速器中电子或其它自由电子能量都连续可变，决不表现量子化！这无疑表明量子化不是电子自身固有属性。那末，原子结构中能量量子化必有其它原因。显然这是基本物理学问题，作为理论物理又是非弄清不可的问题。其它科学例如数学，由于任务不同尚可不必关心量子化根源问题。然，作为理论物理决不可以！本文如下将准确具体讨论量子化根源问题以及物质世界又怎样量子化的，并给出8位数字有效精度与实验完全相符的计算结果。1.2理论与实践关系问题
既然凭空将电子能量量子化，就难免臆造之嫌，所以《量子力学》就下意识往实验上靠――“符合”试验。然而，既下意识就难免拙劣，请看事实：
世界著名理论物理第六册——《量子力学》（文献[1]）中著：“量子力学，可建立于数个基本假定上，大体上这些基本假定分属两大项……，两项的假定便构成一量子力学完整系统”。
这明确表明，量子力学就是建立在基本假定上的（种种猜测）。“科学学”研究还表明：任何建立在基本假定上的东西都不可能是科学！然而量子力学家们却娓娓动听说：“量子力学是建立在实验基础上的科学”。这不是弥天大谎么？！
文献[1]在建立对易关系：
pq－qp＝（?／i）E―――――――――（1）
时说：“这是一基本假定”。并告诫人们：“不可懂”！就是说（1）式不能用任何数学——物理方法导出，即：不否认这是一种猜测。然而，（1）式就是昭著世界的“波动方程”的基础，也就是量子力学的理论基础。
所以确切地说，量子力学就是建立在基本假定上的种种猜测。这分明表现的是量子力学家们主观意识！
研究表明，量子力学所谓实验基础，首先在于德布罗意“物质波”理论。认真研究表明，物质波究竟是什么？德布罗意本人未有弄清，后人至今仍未弄清，又怎能说“建立在实验基础上”呢？！
研究表明，量子力学的实际过程是：德布罗意对自然现象进行一次连他自己也弄不清的抽象（猜测）（以下证明），提出“物质波”概念。量子力学对这不清的概念又进行一次抽象（猜测）（以下证明），提出“波函数”（Ψ）概念，并且通过一种算符将其作用到一个基本假定即（1）式上，便铸成了著名的“波动方程”——量子力学的理论基础：
（h2/2m）2Ψ+(E－V)Ψ＝0―――――（2）
由于量子力学凭空引进“波函数Ψ”，实际上就赋予了电子神奇性质。正是这种神奇性质使得量子力学具备了非凡诡辩能力。
1.3量子力学诡辩伦理
1.3.1关于理论基础诡辩
以上及以下讨论都证明，量子力学是，由于缺乏了解，错误地估计了试验（以下严格证明），用了错误的基本假定（不能由任何合理方法导出）而形成的，错误理论。然而量子力学家们却口口声声：“量子力学是建立在实验基础上地科学”。这分明是在诡辩，再加上社会意识，量子力学又具备了狡辩能力。1.3.2关于物质波的狡辩
对于“物质波”概念，量子力学[1]应用了三个基本假定：其一假定“对易关系”即（1）式，由此构成量子力学骨架；其二假定“测不准原理”，由此编造了电子“几率云”图像；其三假定“波粒互补原理”，这种原理本身就是一种诡辩，因为“波粒二象性”问题目前仍属困难不解的世界性难题。于是量子力学精心泡制出“波函数Ψ”并强加给电子。经如此之假定，电子便具备了神奇性质——量子力学家们的主观意识。
然而“波函数”的物理意义究竟是什么？量子力学家们着实应向人们交代清楚，遗憾的是任何学家都未能如愿。实际上对波函数Ψ的真实物理意义，量子力学家们也只是：你知、我知、天知、地知，凡人不可知。这分明是狡辩理论！
如果需要，量子力学（文献[1]）首先拿出：
2πa＝n――――――――――――――（3）
很明显式中2πa是粒子中心轨迹。于是说，物质波是粒子轨迹波动。此说极易征服初学者，但此说问题也易败露。量子力学立即改变说法，言（3）式系近代物理概念，对此不能用经典概念理解。于是又出现：
1.3.3关于“经典”与“近代”狡辩
量子力学经常炫耀是近代科学理论，已经超脱经典，又不时贬低经典理论。
然而，以下讨论完全证明：量子力学除了主观臆造因素外，完全没有离开经典物理一步，也未超出经典物理一点，就连波函数Ψ的表达式（无例外）也完全是经典数学和经典力学关系式，并且以下用不可否认的事实——量子力学所犯经典错误，表明量子力学连经典理论也不通。所以，量子力学所谓超脱经典，正在于一些基本假定连同主观臆造。在此种意义上说，量子力学不仅超脱经典，而且也超脱科学！1.3.4量子力学方法论狡辩
确切说，量子力学不能给波函数Ψ做出完整的真实物理学定义，但在理论中却轮番使用:①波函数Ψ表示粒子中心轨迹波动；②波函数Ψ表示粒子出现几率；③波函数Ψ表示弥撒物质波包三种概念。有了三种概念，又可各取所需，自然一切物理问题都“迎刃而解”了。
然而，量子力学同时又“有权”轮番否定这三种概念。但却不是自我否定，而是另一种需要——否定其它理论，其中包括真理。要指出的是，量子力学轮番使用三种概念，又轮番否定这三种概念，并不是在同一时间同一地点进行的。因为应用一种概念的同时又否定这种概念，这是卖矛又卖盾的故事，连儿童都知道是蠢事。显然量子力学家比儿童高明得多，这叫认识方法狡辩。
似这样，在哲学面前，用“建立在实验基础上”量子力学可以蒙混过关；其它科学由于研究任务不同，不会关心“量子化”根源，又由“领地”限制也无权过问波函数的真实意义；量子力学又可各取所需轮番应用和轮番否定①、②、③三种概念。于是，量子力学便以狡辩赢得了世界理论权威！
1.4关于“符合”试验问题
以下将证明，量子力学所谓符合实验，实际上系对实验的猜测。量子力学很善于做貌似合理实则谬误的猜测（以下揭示），并美其名曰“符合”试验。其实，对实验的真实物理过程并不清楚，又何谈相符呢？请看事实：
基于玻尔理论的成功，量子力学作两项重要推广。心理学原因，人们对这种推广又愿意接受。然而却出现本质性原则错误，请看：
1.4.1量子力学推广（一）
由于氢原子的试验电离能与玻尔理论真实能级相近，于是量子力学推广为：
试验电离能＝原子真实能级――――――――――（4）
将该式推广到多电子原子中显然很省力气，但这是严重错误。请看氦原子事实：
试验（文献［1］）测得氦原子两个电离能，这里分别用E1，E2表示为：
E1＝1.80(Rhc)＝24.58(ev)――――――――（5）
E2＝5.80(Rhc)＝79.01(ev)――――――――（6）
量子力学［1］认为这就是氦原子的两个真实能级。
若用E玻表示类氢氦离子基态能玻尔理论值，则
E玻＝54.42(ev)―――――――――――――（7）
显然下式成立：
E2＝E1＋E玻――――――――――――――（8）
该式明确表明E2不是氦原子的真实能级，因为其中包含有E1，即第一电离能。
那么，实验值E2即（8）式表示什么物理内容呢？
研究表明：要使氦原子第二电子电离，仪器必先付出能量E1＝24.58(ev)先使第一电子电离，这好比代价，氦原子于是变成类氢氦离子，其基态能为E玻＝54.42(ev)。要使它电离，仪器必须再付出与E玻相等的能量，才能使第2电子电离。那么仪器付出总能量必为E2＝E1＋E玻，这就是氦原子电离实验真实过程，由此不难结论：
1.4.2据电离实验本文结论
电离实验结论一：氢原子及类氢氦离子玻尔理论值正确。
电离实验结论二：目前电离能实验值≠原子真实能级。
电离实验结论三：所有元素最低能级皆为其类氢离子能级，不存在比这更低的能级。然而量子力学（文献［1］、［3］）却竞相用“微扰法”、“变分法”乃至用修正核电荷方法逼近计算这氦原子的“能级”E2：
E2＝5.80(Rhc)＝79.01(ev)――――――（9）
显然，量子力学这种下意识“符合”实验，拙劣以极，形同瞎子摸象！
这是由于量子力学对原子结构缺乏了解，又没有搞清电离实验真实物理过程所致。
对此，进一步证明如下，参见表（一）：
表（一）几个元素的类氢离子能级
原子序
元素
E1（ev）
E玻（ev）
E1＋E玻
E实（ev）
注
13
Al
5.986
2299.3799
2305.3569
2304
14
Si
8.151
2666.7364
2674.8874
2673
15
P
10.486
3061.3046
3071.7906
3070
16
S
10.360
3483.0843
3493.4443
3494
17
Cl
12.967
3932.0756
3945.0426
3946
18
Ar
15.759
4408.2786
4424.0376
4426
表中E1为元素第一电离能实验值，E玻为类氢离子基态能玻尔理论值，E实表示类氢离子电离能实验值，可见下式成立：
E实＝E1＋E玻―――――――――――――（10）
该式明确表明类氢离子电离能实验值E实不能直接代表其真实能级，因为E实中包含有E1（第一电离能）。有说这是巧合。然而表中六个元素都完全巧合必有规律，这种规律就是以上三条结论。实际上（9）、（10）二式等价，但（10）式只对表中几个元素成立。对于其它元素或其它情况问题变得更为复杂，不可一日而语。
这进一步证明了上述三条结论，再做如下推论：
1.4.3据电离试验本文推论
电离实验推论一：任何电离实验过程都是电子几经碰撞交换能量综合结果。注意氢原子的电离能与真实能级相近但并不相等的事实，因此
电离实验推论二：任何元素任何电离能目前实验值均不能直接代表原子的真实能级。
电离实验推论三：随着理论与技术进步将来完全可以试验直接测得原子的真实能级。
以上证明（4）式完全错误，然而量子力学对此未经证明却实际应用。可见，量子力学逻辑上粗糙、理论荒诞！
1.4.4量子力学推广（二）
根据玻尔理论的成功，量子力学（文献[4]）又作一项重要推广:认为多电子原子结构不同壳层K，L，M，N…中电子的量子数分别为n＝1,2,3,4…
显然，这种推广也很省力，然而也是严重错误！
参见图（1）氢原子的能级，这代表玻尔理论的成功。可是量子力学毫不思索原封不动将图（1）推广到多电子原子中。量子力学很善于做这种貌似合理实则谬之千里的推广。从中可见量子力学理论思维完全不具物理学素质。
稍经分析不难发现，图（1）所示物理意义可用图（2）类比。谁都知道图（2）表示的内容是三个人在同一时刻的官位（级），或者表示一个人在三个不同时期的官位。但决不表示一个人在同一时刻具有三种官位(级)。
那么图（1）也如此：或者表示在同一时刻三个氢原子的能级（画在一起），或者表示一个氢原子在三个不同时刻的能级。但图（1）决不表示在同一时刻氢原子有三个能级（注意氢原子只有唯一电子）。
要知道，这种认识上的差异将产生完全不同乃至相反的结论。同样，量子力学这种推广也未经证明而普遍应用。
研究表明，原子结构这种性质是由量子化根源决定的。量子力学对此一无所知，严彦却夸夸其谈什么“量子”、什么“力学”，实在误人不浅！
经量子力学如此推广，其结果必然使得原子结构——物质世界变得一塌糊涂。因之，物质结构必然由测得准变为测不准的了。这就是量子力学的【测不准原理】。稍经分析也不难发现【测不准原理】的哲学错误。
所以如上述，量子力学所谓符合实验，实际上是对实验进行貌似合理（但谬之千里）的猜测并作勇敢推广而已。
1.5关于【测不准原理】问题
如果人们要问，量子力学就会说：【测不准原理】是根据实验的总结。
根据什么实验？
还是根据“物质波”。
但须知，与其说世界公认量子力学是理论物理权威，毋宁说世界公认“波粒二象”性问题仍是世界性遗难问题。在此问题尚未彻底解决之前怎么可以总结呢？！
所以，在问题循环不解情况下，由于量子力学诡辩性及其狡辩能力，方才成为世界理论权威！以致人们对量子力学【测不准原理】的哲学错误丧失分辨能力。又由于这种错误原理隐藏在高深难懂的量子力学之中，常人不可涉才得以免遭非难。现在有必要给这错误原理充分揭露！
大量研究可以结论，目前为止的实验已经给出大部物理世界准确信息，这就是普朗克常数h
＝2π?给出的信息。根据这种信息，本文已经给出目前大部物理学问题以准确具体描述，其中包括目前困难问题，也包括“波粒二象”性问题。并且这种描述全部具有8位数字有效精度与并实验完全相符的结果，以下将做这种描述。这表明〖测得准原理〗成立（参见提要）。这就在事实上完全打了破了量子力学【测不准原理】的神话——鬼话！
然而量子力学由于缺乏了解又理论贫乏，却完全错误地应用了大自然给出的准确信息：
Δp·Δx≥（1/2）?―――――――――――（11）
这就是量子力学【测不准原理】的数学表达式。显然竟将大自然给出的准确信息——普朗克常数?作为测不准的量度，是乃天大谬误。
第二章普朗克常数给出物质世界准确信息
本文大量研究，现总结普朗克常数：
h＝2π?――――――――――――――――――（12）
给出的物质世界准确信息：
2.1?已经给出所有元素原子结构的准确信息
据此可以准确具体描述任何原子的真实结构，并都将与实验符合很好。文献[5]、[6]、[7]已经做了这种描述，这在事实上已经打破了量子力学【测不准原理】的神话——鬼话。2.2?已经给出任何微观粒子（质子、中子、电子、光子以及场粒子等）自身结构准确信息
例如，可以算得质子自身结构理论半径，以rP表示，准确为：
rP＝1.3214100×10-13(cm)―――――（13）
并可从能量、电荷、自旋、磁矩、元素周期率五方面算得完全相同的这一结果，已无可否认地证明这结果唯一正确。这是目前任何理论都办不到的！
又例如，可以算得电子自身结构理论半径，以re表示，准确为：
re＝2.9742175×10-14（cm）----------(14)
同样可证明此结果唯一正确（繁琐，略），量子力学对此望尘莫及。
2.3?已经给出普适常数Φ的准确信息
普适常数定义：任何光子的波长λ与发射该光子的电子在原子中的轨道半径r之比为常数，以Φ表示之，那么有：
Φ＝λ／r＝常量＝1／（ε。·α）
＝4π×137.03600＝1722.0451--------(15)
（说明：当电子跃迁为r∞时，轨道半径直接用r；当电子跃迁为rArB时，式中要用当量轨道半径，略。）
研究表明这是一个斩新的物理常数，虽无量纲，但具有丰富重要物理意义。由（15）式已经看出，普适常数Φ严格规定着光子和电子；以下还将看到，普适常数还严格规定着质子和中子以及粒子的磁矩及其“反常”。相形之下，量子力学竟将光速C称作“普适常数”，不知多么无聊！
此外，根据普适方程（见下）和普适常数Φ还可算得任何光子的形成机制、光子的尺寸、质量、能量、性质以及光子的自身内部结构。此类问题，由于量子力学【测不准原理】的限制，人们连想都不敢想。可见量子力学荒谬已极！并且，这种计算完全表明光子的粒子实在性，而所谓波动性只不过是粒子实在性的客观反映。
2.4?已经给出分子结构、晶体结构、固体性质、液体性质、气体性质等物质结构准确信息
本文如下普适方程可以变为：V＝n2?2／mr2――――――――――――（16）
式中V为引力势能，它将准确决定晶体晶格能；而r则决定晶体晶格常数（略）。
2.5?已经给出量子数n＝0,1,2,3…真实物理意义的准确信息
但在量子力学中，量子数n＝0,1,2,3…只表示自然数，除此之外无任何物理意义。大量研究可以结论：宏观温度T就是量子数n在统计意义上的单值函数，即：
T＝f（n）――――――――――――――（17）
研究还表明，对单个粒子（原子、分子）该式也严格成立，只不过对单个粒子（原子、分子）则无需统计。这已表明，微观粒子的温度也是“量子化”的，不能连续取值。此外还表明，任何微观粒子的温度都有真实物理意义和丰富物理内容。然而量子力学（文献［8］）却说：“对于个别分子，温度这个概念是毫无意义的”。这表明量子力学先天不足后天亏损，由理论贫乏导致理论错误！
2.6?已经给出宇宙最低温度准确信息
周知，由气体状态方程可以导出绝对零度。那么，由普适方程即（20）式可以推出宇宙最低温度。并且，不难证明宇宙最低温度就是宇宙奇点。以下证明奇点宇宙必然爆炸，那么宇宙的历程就是循环爆发过程。由此可以准确具体了解宇宙的过去、现在和未来。
2.7?已经给出天体结构准确信息
据此可以准确描述任何天体的天文结构。
研究表明，任何天体天文结构与原子一样，都只能有唯一稳态解，他们遵循完全相似的基本规律，也就是普适方程即(20)式所揭示的规律。
也周知，据万有引力定律或开普勒定律也可描述天体的天文结构（位置、动能），但却实际上无穷多解，不能得到唯一稳态解。
这恰表明目前理论困难所在，量子力学对此无能为力，只能缺省“上帝一次推动”说！。
宇宙正在膨胀，没有稳态解呀！有人说。
不管你膨胀（例如银河系）还是稳态（例如太阳系），哪怕你收缩，都逃不脱普适方程严格支配！也所以这叫：普适方程！
2.7.1太阳系唯一稳态解
太阳系的唯一稳态解的意义在于：若用强大火箭推动，改变任意行星（例如地球）轨道（黄道面内）半经大小，待火箭动力消失后，该行星（例如地球）将慢慢回复到原来既定轨道位置。这由太阳性质决定，也由普适方程所规定。
通过对太阳系天文结构唯一稳态解的计算，可以得到太阳系的三个重要天文结构常数：K1、K2、K3，其中K1、K2是基本的，K3是导出的（略）。可惜，量子力学半个也不知！
2.7.2太阳系第一天文结构常数K1：
K1＝Vi2·Ri＝常数
＝1.327×1026(达因·cm2／克)――――（18）
式中Vi为各行星轨道速度，Ri为各行星轨道半径。并且，由此可直接推出开普勒定律（略）。
2.7.3太阳系第二天文结构常数K2：
K2＝mi2·Vi2·Ri2/ri5＝常数
＝9.747×1049（克2／cm·秒2）―――(19)
式中mi为各行星质量，ri为各行星携带半径（定义：包括大气尺寸在内的行星自身半径叫做携带半径）。
研究表明，太阳用这两个常数严格地规定着系内所有天体的质量、尺寸（包括大气）、轨道、速度以及轨道曲线性质，无一例外。这些都是普朗克常数给出准确信息的结果，并由普适方程所确定。（说明：①普适方程计算天文结构要经过变换；本文对太阳系天文结构的计算都与天文观测符合很好。②《太阳系天文结构计算》一文已送南京大学。）2.8?已经给出大自然内在本质规律准确信息
见以下，物理学的首要和本职任务就在于寻找这些规律。
第三章普朗克常数的真实物理意义
上述可见，普朗克常数具有极为丰富的物理意义和内容，量子力学所知无几。不仅如此，由于缺乏了解，量子力学还经常混淆并滥用普朗克常数的物理意义。【测不准原理】正是量子力学滥用普朗克常数典型例证[参见（11）式]。
现初步总结普朗克常数h＝2π?真实物理意义如下：
3.1?对宏观，谓最小能量单位。
这就是：E＝ω?＝(h，这由普朗克首先发现，并由此人们公认能量“量子化”。
3.2?表征微观能量交换的最大单位。
研究表明，?是微观能量交换的最大单位。研究表明，还有更小级别的量子化能量单位：（1/Φn）?，其中，n＝0,1,2,3…为量子数；而Φ＝1722.0451为普适常数即（15）式。
3.3?表征原子结构中电子轨道运动角动量的单位。
电子在原子结构中的轨道角动量若用符号Le表示，那么有：Le＝n·?，其中n＝0，1,2,3…为量子数。
3.4?表征微观粒子自旋角动量的单位。
实验已经表明微观粒子自旋也是量子化的。但对微观粒子自旋的描述量子力学明显力不从心，狄拉克用量子力学算得费米子（电子、质子）的自旋量皆为（1/2）?是完全错误的结果。
3.5?表征粒子自身能量量子化的单位。
实验已经表明人们也已公认，原子核自身能量也是量子化的，其量子化的单位为?。
需要指出，原子核这种量子化状态并不是孤立的，然而量子力学却完全孤立看待。研究还表明，原子核这种量子化状态必然以某种方式作用于外界，尤其首先作用于核外电子。物理学重要任务就在于找出这种作用内在联系，遗憾的是所有理论均未能如此。并且，量子力学家们皆置此本职任务于不顾（可谓不务正业），而竞相与数学喧宾夺主。有目共睹！
3.6?表征原子核与周围电子相互作用的能量单位。
研究表明，原子核的量子能量状态首先作用到核外电子，而周围电子必同时感受这种作用。于是核外所有电子都同时感受两种相互作用支配：
第一，核外所有电子同时受静电（库仑）引力能（场）支配，这种作用是经典的。在这种作用下，电子有落向原子核的趋势。
第二，原子中所有电子又同时受原子核量子化能量场的支配。因此，原子中所有核外电子必同时感受原子核这种量子化能量作用。并且，这就是原子结构中电子能量量子化的真实原因！也因此，核外所有电子的量子状态必与原子核一致，同一原子中核外所有电子的量子数必都相同，且都等与原子核的量子数。
也所以，量子力学认为原子不同壳层K，L，M，N…中电子的量子数分别为：n＝0,1,2,3…是完全错误的。纯系闭着眼睛摸大象！量子力学很善于这种猜测，又美其名曰“符合”试验。多么荒唐！
若用数学关系表达原子核这两种场量相互作用，这就是文献[5]、[6]、[7]推出的普适方程：
T＝（1/2）V――――――①
T＝E――――――――②―――（20）
E＝n2·?2／2m·r2――――③
该方程因具有普遍意义，故称普适方程。研究表明，普适方程适于所有元素的原子结构，还适用于天体的结构，并且计算与实验真正符合很好（普适方程物理意义见下）。
3.7?表征任何粒子（含天体）间相互作用能量的最大量子化单位（还有更小单位）。
这不是简单推广，而有极为丰富的物理内容。例如，?将准确决定晶体结构，还准确决定天体天文结构。
3.8?表征物质与场、场与场间相互作用常数。
它直接与普适常数相关，还将决定粒子的“反常磁矩”，附录中具体讨论。
3.9物质波与波粒二象性问题恰系普朗克常数?表演的内容（准确具体证明待续）。
3.10?（普朗克常数）将贯穿于全部物理世界全部内容，其中包括宇宙的爆炸和膨胀，光的干涉和衍射问题以及波粒二象性问题，核力与弱力问题等无一例外。
然而量子力学一无所知，严彦却夸夸其谈，自欺欺人又听不得不同意见。认真地研究表明，量子力学并未解决任何实质性物理学问题。量自力学的贡献主要在于在人类文明史上建立一个永久性纪念碑——【测不准原理】——科学史上奇耻大辱！历史将证明这是对量子力学恰如其分的评价。
上述可见，普朗克常数h＝2π?已经揭示并将揭示大自然内在本质规律…
第四章大自然（物质世界）内在本质规律一
大量研究，现总结普朗克常数已经揭示的大自然内在本质规律。对这些规律，量子力学完全科盲！
4.1大自然内在本质规律之一——辐射能场客观存在
注意教材书（文献［9］）已有“辐射场”及“能量场”的物理学概念。但囿于理论局限，使得教材书对这种场的描述是静止的（机械的）、孤立的（与物质世界无必然联系的）、无源的（原因不清），因而也是抽象的（没有物理意义的）。
上已证明，原子中能量量子化的根源是原子核，量子化是原子核自身性质。值得物理学注意的是，原子核这种性质并不孤立存在，它同时还严格地规定着所有外部世界。因而使得电子、原子、分子、物体、天体、宇宙都只能有唯一稳态位置和结构。这就是大自然最基本的内在本质规律。也就是普适方程即（20）式所揭示的规律。
那末，具体规律是什么呢？请看：
4.2辐射能场（存在）定理
研究表明，辐射能场准确存在可用定理表述。
〖辐射能场定理〗:任何粒子（含场粒子及天体，无例外，下同）在其周围都形成（存在）一种辐射能场，这种辐射能场可用普朗克常数?和量子数n＝0,1,2,3…准确具体描述。在微观辐射能场表现为量子化，在宏观则表现为大量粒子的简并统计结果。
4.3辐射能场实质
辐射能场实质系以粒子为中心，向周围空间抛射场粒子流（这里主旨中性场粒子流，对于电磁场当有别论），这种场粒子流经电子集约化就成了光子。研究也表明，任何光子包括X射线都准确如此。参见（15）式，据此不难描述任何光子的自身结构。并且可以证明任何光子的静止（如可能）质量均不为零。认为光子静止质量为零，还是量子力学根据“相对论”瞎子摸象猜测结果。
这已表明光子的真实粒子性。并可准确具体证明，所谓波动性实际上是普朗克常数与量子数相互作用的一种客观表象，任何光子都不存在任何物理意义上的波动属性。
4.4辐射能场形象
研究表明，辐射能场形象与点光源的光通量完全一致。对于原子核，其辐射能场可用图（3）准确表示：
图中箭头方向表示辐射能流方向，其线密度表示能流密度，n为量子数。
4.5辐射能场性质
研究表明，辐射能场实质系以光速抛射场粒子流（粒子上限为中微子），故，辐射能场具有排它性。原子核的辐射能场首先排斥核外所有电子，任何电子也因此未能落到核上，这是事实。所以，电子未能落到核上量子力学的任何解释都只能是自欺欺人的胡言乱语！也所以，玻尔对电子的担心完全多余。
需要指出，辐射能场这种排斥作用，通常主要表现为能量形式。相形之下排斥力效应很小，一般可忽略。这与太阳光辐射的能量效应十分明显，而太阳光的压力效应十分微小，完全相似。不过在研究宇宙膨胀时，完全不可忽略天体辐射的斥力效应。就是说，“宇宙斥力”存在。然，囿于历史和理论局限，爱因斯坦在提出宇宙斥力概念后，又不得不自我否定。
4.6原子核辐射能场数学表达式
大量研究表明，原子核（质子）的辐射能场数学表达式准确为：
E＝n2·h2／2mP·r2――――――――(21)
式中h为普朗克常数，n为量子数，mP为质子质量，距离为r＝0∞，需指出，辐射能场场强E具有能量量纲（这是因为使用因子h结果），其数值则为r处单位面积上的能量。
注意：该式与（64）式有必然联系，但物理意义微妙不同，且具有丰富物理内容（略）。
研究还表明，由此电子所得到的原子核辐射能场能量准确地为：E＝n2·?2／2me·r2―――――――(22)
注意：这也就是玻尔量子化条件。
式中me为电子质量，不难看出普朗克常数h＝2π?紧密地联系着质子和电子。
已很明显，量子力学与玻尔相比，玻尔正确，量子力学谬误！
并且由（21）、（22）式不难看出，当量子数n＝0时，E＝0。需指出，这是物质结构非常状态。参见图（3），在n＝0时，原子核没有了辐射能场，原子核不再有排斥电子的能力。于是，电子必然落到核上。研究表明，这就是宇宙到达最低温度——宇宙奇点的情况。于是，原子中发生比核反应还强烈的变化，结果原子爆炸——物质爆炸——宇宙爆炸！这就是宇宙爆炸原因，由此也不难了解宇宙过去。
可悲的是，量子力学竟将量子数n＝0也定义为原子的一种稳定状态。可歌呼？可泣乎？灾难，罪过！阿们——
4.7辐射能场的实验验证
4.7.1太阳的辐射本领已足够大
目前世界公认太阳发射本领（文献[2]）为3.8×1033（尔格/秒），这相当于太阳每秒抛射出质量为m＝4.2×109(千克)物质。但如上可知，太阳实际发射本领远大于此。因为太阳光仅是辐射能流的一部分，这种能流粒子上限为中微子。
4.7.2宇宙正在膨胀
宇宙正在膨胀，表明“宇宙斥力”存在，这是宇宙中心辐射能场性质。宇宙正在膨胀恰系宇宙中心辐射能场的客观真实写照（或曰照片）。4.7.3“太阳风”的存在
文献［10］介绍的“太阳风”正是本文定义的太阳辐射能场，太阳风就是太阳辐射能场的客观真实写照。该文献给出了对太阳风考察的卫星实际探测结果（文献图示略）。这可谓太阳辐射能场的真实实验验证。
4.7.4第四个验证是，任何原子中任何电子均未能落到核上，这是事实
不仅如此，人为方法：高能阴极射线、X射线或高能加速器也很难将电子打到原子核上。这绝非因碰撞截面太小，总会有几率。实际上正是由于原子核具有排它性的辐射能场排斥效应所致。由（22）式可见，电子得到的原子核排斥能与距离平方成反比例。在核半径处排斥能十分巨大，以致可忽略静电引力能。简单计算表明，电子必须具有200倍C(光速)才可能到达核半径处。也因此，玻尔对电子的担心完全多余！
需要指出，对此类问题，量子力学仍会故伎重演——狡辩。但经如上及以下分析论证，量子力学纯系主观臆造，对物理学实质问题全然无知，已经使得量子力学的狡辩不再有任何效力。
4.7.5第五个验证是人们熟悉的，然而又不熟悉的，这就是气体压力
量子力学会立即反驳说：“气体压力来自分子热运动和碰撞”（文献[8]）。需指出，这种解释充其量只能算作表面化非本质解释，作为哲学或市民语言尚可，但不能作为物理学家语言。在严格物理意义上说这种解释是自欺欺人的。这种解释实际上并不清楚分子热运动的实质和根源，更不知温度对单个分子的意义是什么。量子力学（文献[8]）以公开宣称：“对单个分子温度没有任何意义”。
这是因为量子力学有一剂灵丹妙药——波函数Ψ——量子力学家主观意识，就可以包治百病。温度与这灵丹妙药无任何联系，在灵丹妙药中没任何位置，所以温度没有用处。也所以量子力学结论：对于单个分子，温度没有意义。
但是，只要神经不错乱，人人都懂得，既然宏观温度是大量分子集体贡献，怎么能说单个分子没有贡献？单个分子又怎能摆脱温度环境？这与人对社会贡献完全一致，能说个人对社会的贡献没有意义吗？！
大量研究已经表明，温度概念同样也有极为丰富的物理内容。温度问题同样也贯穿全部物理世界全部内容。并对此可做如下结论：
普朗克常数h＝2π?与量子数n＝0,1,2,3…好比一对孪生兄弟，他们共同贯穿全部物理世界全部内容，并且，宏观温度T就是量子数n＝0,1,2,3…的照片。
注意，此结论在确切物理意义上正确。
研究还表明：分子热运动及分子间斥力的实际根源正在于原子（核）间排斥能场相互作用的结果。并可得以下具体结果：PV＝∑Ei――――――――――――――――(23)
式中PV为气体压力势能，Ei为单个气体分子的辐射能场能量（推导略）。这种严格关系唯一证明分子（原子）辐射能场客观存在。此时并唯有此时辐射能场的排斥力效应也十分明显，这就是气体压力。
第五章大自然内在本质规律二
5.1大自然内在本质规律之二——潜动能客观存在
研究还表明，这种规律正确存在也可用定理表述：
5.2潜动能定理
〖潜动能定理〗：任何质量为m的物体（含场粒子及天体）当以速度V运动时，必有潜动能存在。若以符号T2表示则为：
T2＝（1/2）mV2―――――――――――（24）
可见，潜动能在数值上与物体经典动能（机械动能）相等。现将经典动能定义为显动能，并以符号T1表示之：
T1＝T2＝（1/2）mV2――――――――（25）
那么，可以定义物体运动全动能，以符号Tm表示则为：
Tm＝T1＋T2＝mV2―――――――――（26）
如果，质量m以光速C运动，其全动能必为：
Tm＝mC2＝E―――――――――――（27）
看！这就是遐迩闻名的爱因斯坦质能关系。这已表明，爱因斯坦质能关系只不过是物体（粒子）运动全动能之特例！然而，不仅爱因斯坦本人，而且后人至今都不清楚质能关系的物理意义。可（27）式中E＝mC2的物理意义是再清楚不过了！
5.3潜动能的物理意义
研究表明，潜动能普遍客观存在，实际上它是物体（粒子）运动时的伴随能量。由于潜在性，低速时或直观上人们难以发觉。只有在高速时才明显表现出来，所以人们至今尚不知晓。
研究表明，潜动能实质也是一种辐射能场，这种场粒子上限亦为中微子，对中微子目前尚不能检测，这也是人们尚未发现潜动能的直接原因。
需指出，温度为T的物体当以速度V运动时，同时存在辐射能场及潜动能能场，两种能场分别可测并须分别描述。但是，以下将完全证明原子核的辐射能场实际上就是原子核自旋潜动能。由此也证明潜动能普遍客观存在。
也所以潜动能的能量效应较其压力（即动量）效应明显，尤其当速度V＜＜C时，人们无法观测到这种动量效应。然而当物体速度接近光速（VC）时，潜动能的能量效应与动量效应均不可忽略。这时潜动能的能量效应形成爱因斯坦的质能关系事实；而其动量效应则形成“物质波”的事实。这就是“物质波”的本来面目和真实内容。
5.4潜动能的实验验证
5.4.1回旋加速器的验证
文献[10]介绍：“电子在回旋加速器中，任何瞬间，轨道平均磁场的增量必须是轨道上磁场增量的2倍”。即：
dBave＝2dB―――――――――――――-（28）
这无疑表明本文如上全动能成立，亦即表明潜动能客观存在。
5.4.2电子在加速器中同步辐射光
电子在加速器中同步辐射光能正是电子运动的潜动能，并且，电子同步辐射光的波长λ为：
λ＝h·c／E――――――――――――――（29）
注意：式中能量E是电子同步辐射光能量，也就是电子的潜动能。
5.4.3地球的潜动能
地球有潜动能？从没听说过！有人说。
不错，但经本文由普适方程已经计算出地球确有潜动能：月球的存在给出完全的证明。因为本文对月球的计算表明，普适方程不仅适用于太阳系，而且适于地（球）——月（球）结构。并且，对月球的计算，得出两个重要结果：①由普适方程计算月球绕地（球）轨道半径与天文观测（文献［2］）的误差小于1％；②由普适方程计算得出——月球是颗裸星。这已是个奇迹，目前为止任何理论都办不到！
这种结果无疑表明：
第一，地球所得到的太阳辐射能刚好等于地球轨道动能，也刚好等于地球的潜动能。于是，地球能量处于一种动平衡中。这表明，月球绕地（球）轨道受地球潜动能严格支配，亦即受地球轨道动能严格支配，亦即受太阳能量严格支配。不仅如此，太阳以此严格支配着系内所有天体（无例外）的运行（位置、动能、尺寸、质量以及轨道曲线性质）。
第二，地球运动潜动能客观存在，在数值上准确等于地球轨道运行动能。故〖潜动能定理〗成立！
第三，“物质波”就是本文所定义的“潜动能”。
第四，普适方程无条件成立！
5.4.4X射线韧致辐射
周知，X射线韧致辐射最短波长λmin为：
λmin＝h·c／E－―――――――――――（30）
式中E为外加能量，在数值上等于电子显动能，也等于潜动能。需要指出的是，电子只能放出潜动能形成所谓的“波长”：λ。而电子的显动能与宏观物体的机械动能一样：只能直接作机械功，不能直接成为辐射能。量子力学对此问题“心不在肝”！
所以，（30）式的真实物理内容是：电子放出潜动能形成所谓波长：λ，这证明潜动能客观存在。可是，量子力学，还有德布罗意，把这称为“物质波”！
还要注意：由（30）式可见，韧致辐射最短波长λmin连续可变，这已完全表明电子能量连续可变。再一次证明“量子化”并非电子自身固有属性。
第六章物质波及其实质
6.1究竟物质波是什么
谈物质波问题，恰进入量子力学权威领地。作为权威，理应对此做出科学合理解释。遗憾的是虽经近百年发展量子力学仍满足于对物理现象作似是而非的猜测，量子力学的“波函数”概念正是对“物质波”现象的猜测，并强加给电子。
下面考察物质波。
德布罗意“物质波波长”表达式为：
λ＝h／p――――――――――――――――（31）
该式表示什么物理意义呢？
认真研究表明：虽然λ具有长度量纲，但并不表征任何长度物理量，只能表征粒子动量p的反比量度。之所以具有长度量纲，是因为动量p反比量度的单位取h的结果。除此之外（31）式不再有其他物理意义，或将其变化如下：
λ＝h／p＝hv／pv＝hv／mv2＝hv／Em―――（32）
式中Em＝Tm为前文定义的粒子运动“全动能”，这表明λ亦可表征粒子运动全动能的反比量度，或者说是对潜动能的一种量度。所以可结论：
6.2物质波实质
第一，“物质波”波长只能表征粒子运动时的动量效应或者潜动能，实质是潜动能的反比量度。除此之外（32）、（31）式不再有其它意义。
第二，“物质波波长”绝不表示粒子有任何物理意义上的“波动”性质！
第三，那又为何将λ定义为“波长”呢？研究表明，这还是在于量子力学的特长——富于猜想的结果：看到粒子（光子或电子）的干涉和衍射现象，联想宏观波动（水面波动）的干涉，于是猜想微观粒子（光子和电子）有一种说不清的波动性质。由此便将λ定义为“波长”。殊不知，宏观波动（水面波动）的干涉与微观粒子的干涉是完全不同的两回事。
研究表明，水面波动确系水面物质波动。而粒子（光子和电子）的干涉和衍射却完全是由普朗克常数?与量子数n(一对孪生兄弟)共同（技术）表演的结果。并可严格准确具体证明:粒子（光子或电子）的干涉条件中的自然数n＝0,1,2,3…恰为量子数n＝0,1,2,3…（略）。这是因为粒子的干涉和衍射现象是粒子与（量子化了的）物质场（辐射能场）相互作用的必然结果。
并且在本文已到达的深度——准确描述场粒子自身结构深度上说，仍未发现任何粒子有任何内禀波动属性。这说明根本不存在“物质波”。而德布罗意“物质波”概念恰在于粒子运动“潜动能”的事实。所以，与其说德布罗意发现了“物质波”，毋宁说他发现了粒子运动的潜动能。
之所以人们认为粒子具有波动性，客观原因在于人们对微观粒子，例如光子，几乎完全缺乏了解。也因之，目前为止，光子的“波粒二象性”问题仍属世界公认遗难问题之一！
第七章普适方程物理意义
7.1普适方程物理意义
普适方程物理意义可用图（4）
描述如下：
图中曲线①就是普适方程①
式，这代表大自然一种普遍基本规
律——相互吸引规律。式中T为
粒子（含天体）轨道动能，V为引
力势能。动能等与势能之半，这本是
经典物理内容。
曲线③就是普适方程③式，
这代表大自然另一种普遍基本规律
——相互排斥规律。式中E为粒子
（含天体）所得到的由辐射中心来的
辐射（排斥）能。
显然，曲线①是线性的，即引
力能V随距离r呈直线变化；而
排斥能E（曲线③）是双曲线。故，
两条曲线必相交，交点为②，即普适方程②式（T＝E）。这代表大自然第三种基本规律——普遍客观存在规律——两种相反作用永恒绝对平衡规律：既可以是稳态平衡，例如原子和太阳系；又可以是动态平衡，例如银河系及宇宙的膨胀（含宇宙爆炸）。并且牛顿力学在大自然中完全好用！量子力学对牛顿力学的非议纯属癔语糊勒！
7.2普适方程注释
第一，普适方程物理意义虽很宽广，但却真实具体，并不抽象。
第二，普适方程可以直接用来计算原子结构，计算天文结构须要变换（略）。
第三，已不难看出大自然（宇宙万物）没有任何东西能够（可以）逃脱普适方程规律的支配！所以这里用了“永恒绝对普遍”规律说法，不仅物理意义，而且哲学意义准确可靠。亦不难看出人类目前为止的哲学理论错误（略）！
第四，因此不难理解：普朗克常数及量子数好比一对孪生兄弟，他们共同贯穿全部物理世界全部内容！
研究表明，这已构成物理学最基本的定律——物理学奠基定律。以致物理学不得不另辟一章：
第八章物理学奠基定律
8.1物理学奠基定律
〖物理学奠基定律〗：普朗克常数h＝2π?与量子数n＝0,1,2,3…好比一对孪生兄弟，它们同时共同贯穿全部物理世界全部内容，无例外。
8.2奠基注释
大量研究表明，这不是简单推广。该定律普遍永恒绝对全天候成立！世界上找不到脱离这种定律的东西，人类的灵魂也不例外。因此，也没有能脱离〖物理学奠基定律〗的物理学。所以这叫〖物理学奠基定律〗，名副其实也！
第九章量子力学的猜测
上述可见，量子力学对一些基本物理学问题要么似是而非，要么一无所知，俨然却夸夸其谈。甚者竟反科学之道建立了【测不准原理】，于是使得科学陷于恶性循环不解之中。这就是目前科学活生生的现实！
现总结量子力学对科学的种种似是而非的猜测：
量子力学猜测一：（目前）试验电离能＝原子真实能级
量子力学猜测二：原子结构不同壳层K,L,M,N…中电子的量子数分别为n＝0,1,2,3…
量子力学猜测三：粒子（物质）具有（一种朦胧的）波动属性
量子力学猜测四：“物质波”①是轨迹波；②是几率波；③是弥撒物质波包
量子力学猜测五：费米子（电子、质子）的自旋量皆为（1/2）?
量子力学猜测六：电子具有反常磁矩属性（闭着眼睛摸大象）（以下准确计算证明）
量子力学猜测七：物质世界是测不准的，且不可能测准的，并由此建立一种反科学的理论──【测不准原理】等等，仅举与本文有关七例。
以上及以下讨论充分证明《量子力学》完全错误，一无是处！并可对物理学做如下结论。
第十章物理学正论
10.1世界是粒子的（含场粒子及天体）。但任何粒子都不存在任何物理意义上的内禀波动属性。
10.2粒子能量是量子化的（包括天体）。但实际上根本不存在什么“量子”，即使将“量子”理解为“能量子”也不科学。（量子力学纯属虚构！）
10.3普朗克常数?及量子数n已给出并将给出全部物理世界准确信息，它们共同贯穿全部物理世界全部内容。
10.4任何粒子（含天体，电子，无例外）均不具反常磁矩内禀属性（以下给出具体计算严格证明）。
10.5物质世界是可测的，并完全可测准的，其准确程度完全取决于普朗克常数h＝2π?的准确度。
10.6电子、质子、中子都是经典粒子。附录中严格证明（这种证明本身就是物理学一种奇迹，量子力学望尘莫及）。
10.7目前为止，世界是经典的。所以，量子力学所谓超脱经典实际就是超脱科学！
以下附录是对全文的严格、具体证明。
第十一章附录：粒子及其磁矩问题
粒子物理问题，由于缺少直观经验，这给人们正确认识造成极大困难。然而量子力学的出现并没有帮助人们解决困难，反而给人们本来有限的认识能力又设置了人为的更难以逾越的障碍，这就是【测不准原理】。并把人们的认识能力禁锢在量子力学谬误之中。
目前为止的实验，已经验证粒子具有磁矩。但对粒子磁矩问题，量子力学由于缺乏了解，又为了“符合”试验，经常自觉不自觉混淆，有时偷换，普朗克常数的物理概念。这已使得量子力学对粒子磁矩问题的描述严重有诈！
以下用CGS和高斯单位制具体讨论：
11.1粒子磁矩问题的实验表达式
文献[10]中，粒子磁矩表达通式如下：
g＝(h／μ0H＝ω?／μ0H―――――――（33）
研究表明，该式可谓经验公式，因由试验而来，应当是正确表达式。
然而问题在于，量子力学对实验表达式的真实物理意义及实验的真实物理过程并不清楚。对表达式的理解也有错误，因而得出完全错误的结果和结论。
对于电子，（33）式可变为：
ge＝ωe?/μBH――――――――――――（34）
式中ge＝1.0011596被量子力学定义为电子的“反常磁矩”值，ωe为电子自旋磁矩在磁场中进动角频。并有：
μB＝γe?＝（e／2meC）?―――――――（35）
其中γe＝e／2meC――――――――――――(36)
那么有ge＝（ωe?/?H）÷γe――――――――(37)
可简为ge＝ωe/γeH―――――――――――（38）
这就是量子力学基本思路，并由此得出电子自旋磁矩错误结果。又将这种错误勇敢地推广到其它粒子和其他情况，这就错上加错。
需要指出，根据教科书概念，（36）式为电子轨道回旋比。量子力学又认为电子自旋回旋比为轨道回旋比的2倍，这是由于认为（实际是猜测）电子自旋量为（1/2）?的必然结果。也得出电子的朗德因子为2的结果，这是完全错误的（见下）。
以下讨论给出完全的证明：电子纯系经典粒子，并且其荷质比绝对均匀。
那么，对于这样的经典粒子——电子来说，不管其角动量如何变化其轨道回旋比与自旋回旋比永远相等（只要建立均匀荷质比的经典粒子模型，立即可证，略）。
考虑到量子力学错误因素在内，不影响以上及以下讨论。研究表明（38）式对电子仍然准确成立。
但量子力学错误主要表现在：
11.2量子力学所犯经典错误
量子力学所犯经典错误一：将g定义为磁矩“反常”因子。这表明量子力学缺乏了解又理论贫乏，犯指导方向错误。以下将给出g因子的真实物理意义和内容。
量子力学所犯经典错误二：认为费米子（电子、质子）的自旋量皆为（1/2）?，这是狄拉克根据量子力学计算的错误结果：实际上是与作为能量单位的?简单呼应导出结果，没有物理意义。因而是完全错误的。
量子力学所犯经典错误三：量子力学自觉不自觉混淆并滥用普朗克常数?的物理概念并偷换之，这叫偷换概念。注意，（37）式中分线上下都有?项。由（33）式可知：
(hω?＝E――――――――――――――（39）
这里?分明表示能量E的单位，这就是（37）式分线上面之?。而（37）式分线下面之?却是角动量的单位。两种完全不同的物理概念不容混淆，虽然它们的数值和量纲完全一致。
