什麼是光?什麼是光子?光是如何產生的?為什麼說光是一種振動波,光又是粒子簇

時間 2021-09-04 23:11:39

1樓:匿名使用者

什麼是光?什麼是光子?光是如何產生的?為什麼說光是一種振動波,光又是粒子簇?

1.光就是一種電磁波(高頻)

2.這是愛因斯坦為了解釋光電效應而提出的.

光的能量是不連續的,而是一份一份的,每一份就叫光量子,簡稱為光子3.產生光的方法很多

最常見的就是用各種光源

4.光的本質就是波粒二象性,就是說光不但能發生波的所有現象(例如反射,衍射,干涉,多普勒效應),同時也具有粒子性(例如,光電效應,康普頓效應)

2樓:

嚴格地說,光是人類眼睛所能觀察到的一種輻射。由實驗證明光就是電磁輻射,這部分電磁波的波長範圍約在紅光的0.77微米到紫光的0.

39微米之間。波長在0.77微米以上到1000微米左右的電磁波稱為「紅外線」。

在0.39微米以下到0.04微米左右的稱「紫外線」。

紅外線和紫外線不能引起視覺,但可以用光學儀器或攝影方法去量度和探測這種發光物體的存在。所以在光學中光的概念也可以延伸到紅外線和紫外線領域,甚至x射線均被認為是光,而可見光的光譜只是電磁光譜中的一部分。

光具有波粒二象性,即既可把光看作是一種頻率很高的電磁波(1012~1015赫茲),也可把光看成是一個粒子,即光量子,簡稱光子。

因斯坦的光量子理論: 愛因斯坦的光量子假說恢復了光的粒子性,使人們終於認清了光的波粒雙重性格,而且在它的啟發下,發現了德布羅意物質波,使人們認清了微觀世界的波粒二象性,為後來量子力學的建立奠定了基礎。

愛因斯坦大膽假設:光和原子電子一樣也具有粒子性,光就是以光速c運動著的粒子流,他把這種粒子叫光量子。同普朗克的能量子一樣,每個光量子的能量也是e=hν,根據相對論的質能關係式,每個光子的動量為p=e/c=h/λ

列別捷夫(п.н.лебедев l866—1911)的光壓實驗證實了光的動量和能量的關係式。

根據光量子假說,愛因斯坦順利地推出普朗克公式,並且還提出了一個光電效應公式。

光量子假說成功地解釋了光電效應。當紫外線這一類的波長較短的光線照射金屬表面時,金屬中便有電子逸出,這種現象被稱為光電效應。它是由赫茲(h.

r.hertz l857—1894)和勒納德(p.lenard l862—1947)發現的。

光電效應的實驗表明:微弱的紫光能從金屬表面打出電子,而很強的紅光卻不能打出電子,就是說光電效應的產生只取決於光的頻率而與光的強度無關。這個現象用光的波動說是解釋不了的。

因為光的波動說認為光是一種波,它的能量是連續的,和光波的振幅即強度有關,而和光的頻率即顏色無關,如果微弱的紫光能從金屬表面打出電子來,則很強的紅光應更能打出電子來,而事實卻與此相反。利用光量子假說可以圓滿地解釋光電效應。按照光量子假說,光是由光量子組成的,光的能量是不連續的,每個光量子的能量要達到一定數值才能克服電子的逸出功,從金屬表面打出電子來。

微弱的紫光雖然數目比較少,但是每個光量子的能量卻足夠大,所以能從金屬表面打出電子來;很強的紅光,光量子的數目雖然很多,但每個光量子的能量不夠大,不足以克服電子的逸出功,所以不能打出電子來。

赫茲以自己的實驗證實了電磁波的存在,宣告光的波動說的全勝,判處了光的微粒說的死刑,可是又是他發現的光電效應導致了微粒說的復活。

從當時的觀點看來光量子假說同光的干涉事實矛盾,許多物理學家不贊成光量子假說,就連普朗克也抱怨說「太過分了」, 2023年他在寫給愛因斯坦的信中說:「我為作用基光量子(光量子)所尋找的不是它在真空中的意義,而是它在吸收和發射地方的意義,並且我認為,真空中的過程已由麥克斯韋方程作了精確的描述」。直到2023年他還拒絕光量子假說。

美國物理學家米立肯(r.a.millikan l868—1953)在電子和光電效應的研究方面做出了傑出的貢獻。

他曾花費十年時間去做光電效應實驗。最初他不相信光量子理論,企圖以實驗來否定它,但實驗的結果卻同他最初的願望相反。2023年他宣告,他的實驗證實了愛因斯坦光電效應公式。

他根據光量子理論給出了h值的測定,與普朗克輻射公式給出的h值符合得很好。1922—2023年間,康普敦(a.h.

compton l892—1962)研究了x射線經金屬或石墨等物質散射後的光譜。根據古典電磁波理論,入射波長應與散射波長相等,而康普敦的實驗卻發現,除有波長不變的散射外,還有大於入射波長的散射存在,這種改變波長的散射稱為康普敦效應。光的波動說無論如何也不能解釋這種效應,而光量子假說卻能成功地解釋它。

按照光量子理論,入射x射線是光子束,光子同散射體中的自由電子碰撞時,將把自己的一部分能量給了電子,由於散射後的光子能量減少了,從而使光子的頻率減小,波長變大。因此,康普敦效應的發現,有力地證實了光量子假說。

愛因斯坦的光量子假說發展了普朗克所開創的量子理論。在普朗克的理論中,還是堅持電磁波在本質上是連續的,只是假定當它們與器壁振子發生能量交換時電磁能量才顯示出量子性。愛因斯坦對舊理論不是採取改良的態度,而是要求弄清事物的本質徹底解決問題,他看出量子不是一個成功的數學公式,而是揭露光的本質的手段。

他克服了普朗克量子假說的不徹底性,把量子性從輻射的機制引伸到光的本身上,認為光本身也是不連續的,光不僅在吸收和發射時是量子化的,而且光的傳播本身也是量子化的。愛因斯坦的光量子假說恢復了光的粒子性,使人們終於認清了光的波粒雙重性格,而且在它的啟發下,發現了德布羅意物質波,使人們認清了微觀世界的波粒二象性,為後來量子力學的建立奠定了基礎。

3樓:匿名使用者

光子是物質的基本粒子

基本粒子 談宇宙中的一切,需要從物質的基本粒子說起。相信光子是物質的基本粒子有以下幾個原因:1、光子是人類身邊非常普通的粒子,物質在任何條件下都能發出光子;2、生命的誕生,人類的生存以及宇宙對人類的影響都是由光子資訊來完成的;3、愛因斯坦提出的光子模型 ;是依據之一,能量與光子的光速有關; 4、一定能量的正電子與一定能量的負電子碰撞,電子對消失,同時會釋放一對光子;5、光子團的相互作用能合成普通粒子。

愛因斯坦提出光子學說後又過了幾十年,對光子的研究仍然繼續,特別是:光子是物質的基本粒子學說仍然沒有建立。為什麼?

究其原因,是人們不願意放棄現在的物質模型:物質的質量是物體本身固有的,和環境無關;物質世界:按照愛因斯坦對光子的理解,如果光子是物質的基本粒子,任何物體在相對靜止的情況下都沒有質量,物質沒有靜止質量的意義太可怕了,我們摸不到物體,看不見對方,不能利用任何物質,這是我們現實生活中不可能存在的物理模型。

因為是不可能的物理模型,必須改變認識自然界的思維方式,不然是沒有辦法認識自然界的。自然界就是這樣捉弄人類,不允許人類那麼輕易的認識基本粒子。如果光子真的是物質的基本粒子,我們周圍的物質確實就沒有靜止質量了,因為物質由於光子這類基本粒子構成的,而且按照愛因斯坦對光子的理解,光子是不應有靜止質量的,光子沒有靜止質量,由光子組成的物質也不會存在靜止質量,事實上物質確實沒有靜止質量,平時我們看到物質的靜止質量,以及物質的運動質量是這樣產生的:

由於物質不斷地與周圍的物質作用光子,這種作用是吸收和發出光子,在單位時間內作用的光子能量越大,對外界顯示出來自己的質量越多。在單位時間內吸收與發出光子能量越小,物質對外表現出的物質質量就越小,如果物質停止了與環境作用光子,這個物質也就沒有了質量,這種現象幾乎是不可能的,如果說有可能存在的話也是在下列事件中出現,第一,物質處在絕對零度下,就是說在沒有光子能量的區域中,第二,物質的光子資訊本身與環境的光子資訊相差太遠,物質完全不吸收,或者是理解為拒絕吸收環境的光子資訊。如果這類事件是突然發生的事例,物體就好像是突然間消失了一樣,用通俗的話講:

物體進入了另一個時空。

物質不斷地與環境作用光子(吸收和發射),從而表現出的物質的質量,在一定時間內,物質與環境作用的光子個數多、能量大,它表現出的質量就多;這可以用一個數學公式來表達: ,其中 是物質吸收和發出光子的最高頻率, 在一定時間內作用光子能量,它越大, 就越大,我們就感覺到物質質量越多,就說成是物質的質量大;相反也是成立的。

從這個意義上講,我們周圍的所有物質,只要是有靜止質量的物質,都不是物質的基本粒子,只有光子,沒有靜止質量,光子本身才是物質的基本粒子,所有電子,質子,甚至是更小的物質粒子,只要存在靜止質量,都不能算是物質的基本粒子,只能算是光子構成的光子資訊團,由於光子資訊構成不同,對應的光子資訊的壽命不同,如果環境中對應的光子資訊數量特別多,這種光子資訊在吸收、發出光子資訊後自己的光子資訊,在單位時間內改變數特別小,也就是對應的粒子在自然界中存在的時間就長,用通俗的話講這種粒子的壽命比較長,如果對應粒子的光子資訊在自然界中存在的非常少,這種粒子的存在有兩種途徑,一是少吸收物質的光子資訊,自己的靜止質量顯示的小一些,壽命長一些,另一種是多吸收物質的光子資訊,自己的靜止質量大一些,在單位的時間內,自己的改變數多一些,自己的壽命小一些。事實上物質是採用上一種方法,這可以用物質的原子吸收光譜暗線,與物質原子發射光譜的明線頻率是相對應的,來說明物質只是吸收與自己光子資訊對應頻率的光子資訊。

由於自然界中的光子數量非常多,顯示為光子的壽命為無限長,事實也正是如此,光子的存在時間最長,光子是不能消失的,因為自然界中存在一個能的轉化與守恆定律,要是光子消失了,光子的壽命有一定的數值,這個定律就不成立了。光子只能是被一個物體吸收後,同時發出一個光子,只是發出的光子資訊組合不同,這種不同的光子資訊組合,就表達了一定的光子資訊,特別是能把吸收光子資訊之後的物體,再發出來的光子資訊表達出來,物體就是這樣傳達資訊的,自然界存在一個最大的傳達資訊的速度,就是光子在自然界的速度, 。人類的視覺是用了自然界的最高時速。

另外人體在進化過程中,充分利用了自然界的光子資訊,人類的五種感覺方式都是在光子資訊這種原始感覺基礎上進化而來的,光子資訊是物質與物質存在時,不斷進行交流的一種資訊表達形式,只要物質存在,就要不斷地吸收和發出光子資訊,就要從其它物質身上吸收光子資訊,同時發出具有自己的特徵的光子資訊,將自己的物質身份表達給自然界,這就是物質存在時的特徵。人類是在自然界中,不斷吸收地球表面上的光子資訊,由於地球表面上的光子資訊不斷變化,人類為了適應自然界的變化,就進化出視覺的器官―――眼睛。特別是人類的眼睛最敏感的光波就是太陽的中心頻率的光子,其它動物的視覺最敏感的光波,應該是這種動物在生活過程中,吸收光波的中心頻率。

人類的其它各種器官都是在物質的共同資訊語言下進化而來的,因為物質的存在就是在不斷地吸收光子資訊,同時發出光子資訊,那麼物質間光子資訊就是物質與物質,人類與人類,動物與動物,植物與植物,以及這些物質間相互交流的共同語言,所以,光子資訊不僅僅是物質存在時必須吸收與發出的物質型別,也是物質間相互交流資訊的一種共同語言,這種語言是所有物質共同的語言,是所有物質都能聽得懂的語言,不論是無生命的物質,還是有生命的物質,無論是植物與動物間,還是人類與動物間都是能夠共同交流的語言資訊,只可惜人類由於物慾膨脹,各種器官的完美髮展,不利用、不相信這種光子資訊的存在,更不理解這種光子資訊的內容了,遇到這種光子資訊的變化和存在時,人類只知道自己有一種感覺,卻不知道這種感覺具體代表什麼,這種感覺的資訊內容是什麼,這是人類在自然界進化過程中的一個遺憾,放棄了自然界的自然知覺,放棄了自然界中傳播最快、最準確的光子資訊感覺,而使用了人體的五種感覺,特別是人的視覺只用到了很少一部分光波。不過,由於科學核技術的發展,人類又創造了手機,利用手機代替了人類的一部分自然知覺,又補充了人類失去的一部分功能。

由於光子資訊是自然界中存在的一種自然知覺,將這種資訊、這種語言、稱為自然語言,是所有物質共同使用的語言,是所有物質都能聽得懂的語言,所以不僅人有靈,所有物質都是有靈的,這樣對動物能理解人類的一些行為就不足為奇了。

由於光子擔當的任務太大,一是充當了顯示物質的代言人,沒有光子的吸收與發出,物質就不能存在,物質的質量就顯示不出來,物質就沒有慣性,物質就不能為其它物質服務和利用;二是光子的構成――光子資訊,又充當了自然界所有物質交流資訊的語言,說光子是物質的基本粒子已不足為過了。

參考資料

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