光波

时间:2025-01-03 22:46:05编辑:奇闻君

光是什么波?什么能量?

在经典物理学上,粒子理论认为光是由一个个独立的光子构成的。到十七世纪晚期Christian Huygens提出了波动理论,认为光是一种特殊的波而不是粒子集合。1807年Thomas Young又用光的衍射行为进一步证实了这一理论。可就在人们决定接受新的波动理论的同时,却不知如何去解释用粒子理论很好理解的光的镜面反射行为。光到底是什么,是一种粒子,还是一种波?

1905年爱因斯坦提出了著名的光电效应,认为紫外线在照射物体表面时,会将能量传给表面电子,使之摆脱原子核的束缚,从表面释放出来,因此爱因斯坦将光解释成为一种能量的集合——光子。后人又将这一理论进一步深化,创建了量子物理,认为一切物质都具有波粒二相性,只是二者所占比例不同,所以光既是一种波,同时又是由一个个光子所构成。但光作为一种独特物质,它的波动性还是占主要方面。

为了更好地理解光的波动性,我们首先来看看大家熟悉的水波。虽然名为水波,它却不是由水构成的,而是由穿过水的能量形成,也就是说当你用手在水中滑动,使之形成水波由左向右传播,但这并不是左边的水向右运动的结果,而是你将自身的能量传递给水,它借助波的形式在水中传播,此过程中水分子只是上下振动并没有离开原来的位置。举一反三,所有的波都是运动的能量,传播时大多都需借助类似于水的不同的介质。光波也是如此,只是略微复杂一些,能量以电磁场的形式存在,可以不依靠介质在真空中传播。

与其他波相似,光波也有波长、频率等几个主要表征参数。我们平日熟悉的可见光、红外线、紫外线、x射线等说法就是光波按波长划分后的叫法,其中可见光的波长是在4000到7000埃(1埃=十亿分之一米)之间,光谱右端波长最短的γ射线只有1埃,左侧波长最长的电磁波的却可以达到几个厘米甚至几米。根据公式:c(光速)=λ(波长) X ν(频率)可知,光速作为一个定植,所以不同波长的光,频率也就不同。可见光的频率范围处在430万亿赫兹(红光)与750万亿赫兹(紫光)之间,整个光谱的频率却可小到十亿赫兹之下(电磁波),大到3 X 10 10 十亿赫兹之上(γ射线)。作为能量的一种传播方式,光能E = hυ(υ—频率),即波的能量与频率成正比,不同频率的波具有不同的能量,可见光中紫色光的能量最高,红色光的能量最低。


光的能量是什么?

光是能量的一种传播方式,光源所以发出光,是因为光源中原子的运动有三种方式:热运动,跃迁辐射,受激辐射,前者为生活中常见。光和原子电子一样也具有粒子性,光就是以光速C运动着的粒子流,他把这种粒子叫光量子。同普朗克的能量子一样,每个光量子的能量也是E=hν,根据相对论的质能关系式,每个光子的动量为p=E/c=h/λ。1990's年代曾邦哲推理(《结构论》)如p=Mc,则E=P*C=Mc*c质能转换公式。量子理论研究历史在普朗克的理论中,坚持电磁波在本质上是连续的,只是假定当与器壁振子发生能量交换时电磁能量才显示出量子性。爱因斯坦对旧理论不是采取改良的态度,而是要求弄清事物的本质彻底解决问题,看出量子不是一个成功的数学公式,而是揭露光的本质的手段。他克服了普朗克量子假说的不彻底性,把量子性从辐射的机制引伸到光的本身上,认为光本身也是不连续的,光不仅在吸收和发射时是量子化的,而且光的传播本身也是量子化的。爱因斯坦的光量子假说恢复了光的粒子性,使人们终于认清了光的波粒双重性格。以上内容参考 百度百科-光能量

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