无处不在的光究竟是什么

发布时间：2023-10-24 14:09:34 所属栏目：外闻来源：

导读：想象一下，一缕金黄色的阳光透过窗户照进来。量子物理学认为，光由数十亿微小的光束组成，称为光子，在空气中流动。但究竟什么是光子呢？

光子是电磁辐射的最小离散量。它是所有光的基本单位。

光子始终处于运

想象一下，一缕金黄色的阳光透过窗户照进来。量子物理学认为，光由数十亿微小的光束组成，称为光子，在空气中流动。但究竟什么是光子呢？

光子是电磁辐射的最小离散量。它是所有光的基本单位。

光子始终处于运动状态，并且在真空中，光子以恒定速度向所有观察者行进，每秒299792458 m / s。这通常被称为光速，用字母c表示。

根据爱因斯坦的光量子理论，光子的能量等于其振荡频率乘以普朗克常数。爱因斯坦证明光是光子流，这些入射的光子的能量决定了是它们各自独立的振荡频率的高度，入射的光的强度确定了对应于感兴趣的光子的数量。基本上，他解释了光子流既可以作为波也可以作为粒子存在，这就是“波粒二象性”。

公元前六世纪的印度教一支叫做胜论派的哲学分支对光有着惊人的物理知觉。像古希腊人一样，他们过去认为世界是基于土，空气，火和水的“原子”。光本身被认为是由非常快速移动的原子tejas构成的。这与我们常用的现代的光学理论及其组成物质的光子非常相似。

文艺复兴迎来一个对光的本质进行科学探究的新时代。值得注意的是，勒内·笛卡尔在一篇名为1637年的文章中认为光是由脉冲组成的，当在媒介中接触“球”时瞬间传播。克里斯蒂安·惠更斯揭示了如何制作反射，折射和屏蔽的光波，并解释了双折射。

在实验的第一个版本中，杨实际上没有使用两个狭缝，而是使用一张纸盖住一扇窗户，里面有一个小洞，用来漏出一道薄薄的光线。随着纸张在他手中移动，杨目睹了光束如何分裂成两半。从纸张的一侧穿过的光干扰来自另一侧的光以产生条纹，这可以在相对的墙壁上观察到。后来，杨利用这些数据计算出各种颜色光的波长，并且非常接近现代值。

当时，牛顿的追随者几乎没有有力的证据来继续辩论。似乎光是一种波。问题在于传说中的“以太”，尽管每个人都尽力在寻找它，但却失败了。

爱因斯坦认为光是粒子（光子），光子流是波。这位德国物理学家确信，在发现光电效应之后，光具有粒子性质，其中电子从暴露在光线下的金属表面飞出。如果光是波，那就不可能发生。另一个令人费解的问题是当施加强光时光电子如何繁殖。爱因斯坦通过说“光本身就是一个粒子”解释了光电效应，他后来获得了诺贝尔物理学奖。

爱因斯坦推测，当物质内的电子与光子发生碰撞时，前者会吸收后者的能量并飞出，并且发射的光子的振荡频率越高，飞出的电子能量就越大。太阳能电池板就是这样。简而言之，他说光是无穷多的光子组成的流，这些光子的能量相对应的是它们能级振荡频率的高度，光的强度与各层次光子的数量大小有关。

爱因斯坦能够通过他对光电效应的实验得出普朗克常数来证明他的理论。他的计算结果显示普朗克的常数值为h=6.62607015×10^（-34） J·s，这正是马克斯普朗克通过他对电磁波的研究在1900年得出的数值。毫无疑问，这指出了作为波的光的性质和振荡频率之间的密切关系以及作为粒子的光的性质和动量。后来，在20世纪20年代，奥地利物理学家欧文·薛定谔用他的量子波函数方程详细阐述了这些观点，以描述波的样子。

光子的概念带动了理论和实验物理学在多个领域的巨大进展，例如激光、玻色-爱因斯坦凝聚、量子场论、量子力学的统计诠释、量子光学和量子计算等等。

在当代相关研究中，光子是可以用来研究复杂的量子计算机的基本物理学元素，也在高能物理学复杂的非线性光通信技术，例如量子密码学等领域有不可替代的重要的研究价值。

（编辑：汽车网）

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