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  • 1 # 水木中醫醫生

    光是人類眼睛可以看見的一種電磁波,也稱可見光譜。光是由光子為基本粒子組成,具有粒子性與波動性,稱為波粒二象性。在科學上的定義,光是指所有的電磁波譜。對於可見光的範圍沒有一個明確的界限,一般人的眼睛所能接受的光的波長在380~760nm之間。光可以在真空、空氣、水等透明的物質中傳播。人們看到的光來自於太陽或藉助於產生光的裝置,包括白熾燈泡、熒光燈管、鐳射器、螢火蟲等。因為光是人類生存不可或缺的物質。

    其本質是一種處於特定頻段的光子流。光源發出光,是因為光源中電子獲得額外能量。如果能量不足以使其躍遷到更外層的軌道,電子就會進行加速運動,並以波的形式釋放能量。如果躍遷之後剛好填補了所在軌道的空位,從激發態到達穩定態,電子就不動了。否則電子會再次躍遷回之前的軌道,並且以波的形式釋放能量。

    光同時具備以下四個重要特徵:

    1、在幾何光學中,光以直線傳播。筆直的“光柱”和太陽“光線”都說明了這一點。

    2、在波動光學中,光以波的形式傳播。光就像水面上的水波一樣,不同波長的光呈現不同的顏色。

    3、光速極快。在真空中為299792458≈3×108m/s,在空氣中的速度要慢些。在折射率更大的介質中,譬如在水中或玻璃中,傳播速度還要慢些。

    4、在量子光學中,光的能量是量子化的,構成光的量子(基本微粒),我們稱其為“光量子”,簡稱光子,因此能引起膠片感光乳劑等物質的化學變化。

    在同種均勻介質中沿直線傳播。小孔成像、日食和月食還有影子的形成都證明了這一事實。

    撇開光的波動本性,以光的直線傳播為基礎,研究光在介質中的傳播及物體成像規律的學科,稱為幾何光學。在幾何光學中,以一條有箭頭的幾何線代表光的傳播方向,叫做光線[1] 。幾何光學把物體看作無數物點的組合(在近似情況下,也可用物點表示物體),由物點發出的光束,看作是無數幾何光線的集合,光線的方向代表光能的傳遞方向。幾何光學中光的傳播規律有三:

    (1)光的直線傳播規律已如上述。大地測量也是以此為依據的。

    (2)光的獨立傳播規律。兩束光在傳播過程中相遇時互不干擾,仍按各自途徑繼續傳播,當兩束光會聚同一點時,在該點上的光能量是簡單相加的。

    (3)光的反射和折射定律。光傳播途中遇到兩種不同介質的分介面時,一部分反射,一部分折射。反射光線遵循反射定律,折射光線遵循折射定律。

  • 2 # 在下謅沒學問

    這個問題20世紀初一直是困擾科學家的一個問題,日常見到的光到底是什麼呢?

    下面,我就這個問題說道說道:首先最早我們從很早之前就開始研究光的性質,什麼光的散射,光的折射,等等,要知道,最早開始討論的還是笛卡爾。繼光的衍射現象之後,牛頓大佬來了,他支援的是微粒說,他說,光的複合分解就像微粒混合再分開一樣,但胡克則認為是縱向波,是以太的,關於以太,瞭解一些的人大概知道之前對於以太這種介質的討論,即光的傳播需要以太,現在我們知道是可以在真空中傳播的,至於現在的最新真空不空可以到我之前回答尋找答案(打個小廣告,嘻嘻)。於是胡 牛就一直爭論。之後幸運的是惠更斯給出了完整的波動性學說,當然牛頓畢竟是牛頓,他並沒有放棄,繼續尋找波動性解釋不了的問題,並以自己的質點力學為基礎建立一個非常堅定的粒子說。後來胡克惠更斯去世,加上牛頓萬有引力收到世人頂禮膜拜,便認為粒子說才是正統,其實,牛頓在爭論之初並沒有反對波動性,但你知道牛頓,不是他提出或者自己有另外理論,自然後來就成了反對者。

    之後,一直到托馬斯楊的出現,他的楊氏雙縫作為很多大學實驗必做也是有原因的,其實那時以太說還存在,而且最狗血的是,他好像!好像哈,是粒子派的,本來是驗證的,不小心搞成支援波動性了,即牛頓環的解釋,就是為什麼叫牛頓環?

    之後拉普拉斯等一眾大佬都曾仔細研究過,並留下濃墨重彩的一筆,這就是為什麼這是個很好的問題(不好,我會回答???)

    那現在怎麼說呢,波粒二象性,最早由赫茲提出,最出名的是愛因斯坦光電實驗解釋,也就是他獲得諾貝爾的那個實驗。即時間平均值為波動,瞬時值為粒子,這個瞭解一下那個實驗很好理解。當然後來還有一個德布羅意用波粒二象性推廣也獲諾獎,這是後話。

    總結一下,光既是粒子即光子,也是一種電磁波,具有波長頻率,根據這些而有不同顏色和用處,光子在微觀粒子研究也是大放光彩了,光子的動質量,它的作用性質等等。

  • 3 # 胡德鑫HDX

    我們總是站在物質的地場上去研究光!當然,從物質層面理解光也是光的一個面!從精神思想上去理解,光的本質是愛!沒有光,這個世界將是一片死寂!因為有光,萬物才顯的五彩繽紛!因為有了光,才能感覺到什麼是溫暖!光為我們展示一切,可我們有否感恩過光?

  • 4 # 永動機45

    你知道什麼是聲音嗎?聲音的物理機制知道嗎?光與聲音是一個很相似的東西,聲音是能量資訊在空氣中傳播,光是能量資訊在以太中傳播,沒有空氣做介質,聲音的能量資訊就無法傳播出去,沒有以太介質,光的能量資訊就無法傳播出去。

    光的發生過程就是在光源處,有許多高能粒子,運動速度非常快,在高溫氣態下高速碰撞,當每個高速微粒與光子碰撞後光子獲得能量,高速向外運動,由於前面有許多光子擋路,於是就與其它光子碰撞,透過傳導把能量資訊傳播到人的眼睛裡被眼睛吸收能量,光的能量資訊就被大腦意識捕捉到了,那便是光。

  • 5 # cx1944

    光的本質,光只能是電磁波。和其他波一樣具有波的基本性質,沒有質量沒有慣性,從光源產生後就獨立存在,不受光源的運動所影響,所以光速不變。光源的運動只改變頻率和波長,就是多普勒效應。光平時是波是對的,瞬時是粒子是錯誤的,瞬時就是很短時間,就是一串電磁波中的一小段,可以是半波或一個波。這樣的一段就有粒子性也有頻率和波長,就是光的二象性。百年前科學不發達,科學家認為電磁波只能是連續的不可分的,離開光源就立刻消失。在解釋光電效應時,認為連續的光不可分,引入光子的概念,把光看作一份份的光子,是錯誤的是多此一舉。如果光是光子就不可能有波動性,有動動性就要超光速。光從真空射入水速度由快變慢,從水返回真空中,速度由慢變快恢復原來速度,光是光子是做不到的,速度慢了的光子,什麼力量又使它變快了呢?光是電磁波就做得到,因為它一直是電磁波,在真空中就是最快的速度。光子的存在是繆論。

  • 6 # 宇宙時空聯盟

    1)《關於"光子"的小知識及其他小事》

    2018.7.16

    1.宇宙中任何光子從誕生到湮滅的壽命都是完全一樣:6000萬年.

    2.宇宙中任何光子的靜質量也全都一樣是等於10^-74千克.

    3.宇宙中任何光子的外形結構全是3D等邊六角形.

    4.任何光子除了上述三點完全相同之外,則各個光子的智商是有著巨大差異的,智商最低的光子族IQ=160的狀態.而智商最高的光子族IQ不低於6700萬.這顯然比正常人類大腦智商高出太多了.

    但是IQ處於1000~2000這個區間的光子在宇宙中的總數量佔所有光子總數的比例居然達到了76.13%.

    說明這個區間智商的光子族是屬於多數派性質了.

    5.不同智商的光子喜歡的宇宙空間維度也是不同的.低智商的光子就會熱衷於在三維空間玩遊戲,而最厲害的光子就會很喜歡在八維或九維甚至十維空間裡玩遊戲.這也正是"超光速"的來歷了.所以凡是在高於三維空間裡遊玩的光子的速度全是高於人類認知的"光速".維度越高則光子飛行的速度一定越快,僅此而已.

    雖然這些各維度的光子運動狀態的公式早己求證無誤,但作者天性內向,故就捨不得去告訴好奇心很興旺的人物了.真要想得知是什麼公式?你就自己求證吧!畢竟這完全是屬於每個人類都擁有的絕對權利-----想求證什麼你去辦好了!

    即便這種小知識在地球上僅有幾個人有能力認定這是事實而非胡扯,也絲毫改變不了光子是有壽命也有質量的事實.所以宇宙中的任何黑洞也一定會對光子興趣濃厚會直接把靠近黑洞視界的光子全都吞食了.

    因為宇宙中的任何黑洞靈魂的智商全都明顯比任何智商最高的光子都更卓越太多倍了.

    這正是宇宙的高階自然法則中的必然規律了------黑洞是見什麼東西靠近就可以輕易吞食什麼東西了.才不管這個東西是叫"恆星""行星"還是叫"光子"!

    當然每一個黑洞同樣也是有壽命的-----黑洞壽命均被宇宙之王設定為200億年.

    而我們宇宙一次小輪迴也就僅有400億年耶.所以天體從成為恆星再到幾個恆星匯聚而演化成黑洞天體到黑洞消亡的全過程就與宇宙一次的小輪迴的時間差不了多少億年了.

    故要成為黑洞般的存在就是件真正了不起的智慧卓越的彰顯!

    正如當今地球首富人物Jeff Bezos

    的生命靈魂那樣正是來自銀河系中多個黑洞天體靈魂中的一個黑洞靈魂跑來人間投胎做人的必然後果-----註定他會在某個時間段當任地球首富之職!他實在太有堅定不移的毅力與超凡的才華吸收鉅額財富的能量了.當然他的人生模式也必定有一顯著特徵----全身細胞癌變的機率是0%.這個知識也是當今人類醫學不可能會明白的小事了.不然就太不合理也不合符科學發展的規律了.

    不過根據統計整個銀河系範圍內共存在黑洞天體總數達到9728.3278萬個.

    做人一旦做成很無知卻誤以為自己很有文化=註定要被活活整成"因病醫治無效"!或直接被導演給叫去出演各種稀奇古怪的"意外"而亡的主角去了.

    人類來到地球上生存的共同使命都是完全一樣=進化自己成為更高階的生命存在........

    凡是違背此項使命者唯一的出口只有一個:死亡的降臨.

    所以在人間做人不論在忙於什麼行業什麼職位都該認真去做到一件事:每天進化自己一點點!別的就沒什麼事了.

    2)《關於最強能量的高能光子》

    2019.6.30

    近日看了一條新聞:

    中國與日本組成的研究小組人員專注於探測從遙遠太空飛奔而來的光子。透過分析光子撞擊大氣粒子的相關資料,他們可以計算出光子的能量。最終,研究人員發現了24個光子能量超過100萬億電子伏特的高能光子,其中一個達到了450萬億電子伏特。據介紹,這是迄今為止第一次探測到能量在100萬億電子伏特以上的高能光子。

    ......................................

    所以我就順便告訴你不太好的訊息------目前在地球上能夠直接獲取到的最強高能光子族的每個光子能量值已達到9760萬億電子伏特,其單個光子智商已達到10^4800,這是最基本的常識性小知識了.

    這種可在地球上獲取的最強光子族都不是屬於我們這個"如來宇宙"裡自產的光子,全都是從很遙遠的超級宇宙由宇宙之間對接的九維時空隧道傳輸進口而來供給地球上的相關人員的生命卓越進化使用的進口產品.

    而從我們這個"如來宇宙"裡自產的最強能量的光子族的能量值也才達到696萬億電子伏特.

    所以像我這種沒什麼文化又相當野蠻的人就屬於"相關人員"之列了,這就可以十分便利地每天都在獲取這種來自超級宇宙專門進口來的最強高能光子族能量供給自身進化使用.

    我也認真做過統計:一般情況下,我大腦神經系統每天都會被認真注入來自超級宇宙進口的最強高能光子族數量不少於10^800個.這就保障了天天用腦不致於被活活用壞的現象產生的一個極為重要的舉措,雖然不是算唯一的舉措,畢竟大腦這部機器實在太複雜,要搞的維護大腦健康進化的重要舉措真的是五花八門,只能就事論事分別講述了.

    當然做為人類大腦要想使用什麼級別能量的光子做為重要能源的第一因素是由當事人大腦主光球與大腦神經系統神經元細胞使用的算法系統的版本級別來決定.

    即要想使用到最強能量的光子族為自身大腦神經元供能,那麼大腦動用的算法系統就不能低於宇宙三類高階智慧文明該用的算法系統,即使你大腦己用到了宇宙三類初級或中級智慧文明的算法系統都不行!所以這世上的一切都是"龍配龍,鳳配凰,烏龜一定配王八"的事,做到匹配得當就對了.

    所以做人愚痴頑固與聰明開放都是與大腦細胞可用的光子族的能量級100%相關,無人可以例外.

    由此知識也可推論到大腦以下的全身細胞應用的算法系統的級別就決定了可以使用的光子級別了.這就為充分保障人體細胞可以長期健康不衰又不患病提供了十分有用的科學知識與專業技術的支援!

    講俗一點就是:讓更強大能量光子成為人體細胞重要的健康維護專家就是做人該忙的正經事!決不是要玩成讓更弱能量的光子來為健康助力!

    所以年老色衰多病一定就是全身使用的光子族供能是越來越低階的光子族了.反之若可不斷使更強的光子族為自身供給必須的能量,那麼身強無疾就很現實了.

    當然這世上總有一些人身體很好而腦子不太好,這正是供給身體細胞使用的算法系統一定較先進,而供給大腦細胞的算法系統比較落後的自然後果了.

    所以做人萬一能做成專業"雷神"那樣腦子很好使身體也是非常好=二套算法系統都很先進的鐵證了.

    一切都是為了進化,而不同族的光子與不同族的人類也都是以此為原則生生不息,直到永遠,所以不論你往哪裡逃也是無處可逃,只能是英勇面對人間的重重難關的艱難挑戰,否則做人不進則就必死了.......

  • 7 # 袁燦倫

    一、至今都沒有人能夠解決的懸案

    1、自從有人類起,智者就一直在思考這個問題!

    2、《聖經》上說,上帝創造世界,世界處於混沌黑暗中,上帝說,要有光,於是就有了光。

    3、中國古代智者墨子研究光的小孔成像、光的直線傳播現象。

    4、牛頓研究物體的運動和力的關係,總結出牛頓三大力學定律,研究開普勒對天體的觀察結果,推匯出萬有引力定律。牛頓研究太Sunny經三稜鏡散射成彩色光帶,他仍用力學思維看待光,牛頓認為光是粒子,是從光源發出的粒子流。他能解釋光的直線傳播、反射現象,但解釋的折射與實際不符。這稱為光的微粒說。

    5、惠更斯對光的研究後認為,光並不是由微粒組成的,而是一種波,他不僅能夠解釋直線傳播、反射、折射現象,還預言了光可以產生衍射現象和干涉現象,後來被托馬斯.楊的實驗所證實。這稱為光的波動說。這能正確反映光的現象。

    6、麥克斯韋從經典的電磁理論出發,建立了完整的電磁理論,即麥克斯韋方程組,推匯出了電磁波動方程,電場和磁場相互交替激發,在空間以波的形式傳播出去,其在真空中的傳播速度為c=(ε₀μ₀)^⁽⁻½⁾≈3.0×10⁸m/s。其速度不依賴於參考系,就是說,在任何參考系中,電磁波的速度都是相同的。這稱為光的電磁波說。

    這可能是人類歷史上最偉大的發現之一。有史以來第一次揭開了光的奧秘。我們意識到整個電磁波譜——從無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線都只不過是麥克斯韋的電磁波。

    7、愛因斯坦解釋光電效應時認為,光不僅具有波動性,還具有粒子性,這在量子力學理論中稱為光的波粒二象性說。

    二、問題的癥結所在

    現在科學界普遍接受的是光的“波粒二象性”說。 但光的波粒二象性仍無法正確反映光的現象,更沒有搞清楚光的本質,反而是一種“和稀泥”的做法,使光的本質問題越發糊塗。

    哥本哈根學派的量子力學理論沒有搞清楚光為何物,對光是電磁波這個本質視而不見,從而導致了一連串的錯誤,這是量子力學最大的漏洞。這與愛因斯坦首先認為光是波粒二象性有關,可以說,愛因斯坦的這個理論不是功勞,反而是一種過錯,這還只是其中的一個錯誤。

    可惜的是,至今科學界都把愛因斯坦奉為科學之神,而沒有人識破這個錯誤。

    光的“波粒二象性”說是一個有悖邏輯的矛盾體。

    光電效應用“光子”來解釋並非具有唯一性,我認為,用光波也是可以解釋光電效應的,光的“波粒二象性”說沒有依據。

    愛因斯坦研究了一輩子光,仍沒有搞清楚光的本質。 要探求光的本質,必須重新審視歷史,正視所有現有理論,只有可把大腦清零的人,才能夠認清問題的本質。

    光的問題,是古老的問題,也是最新的問題,任何時代,光都可以作為必不可少的物件深入研究。

    人類只要解開了光的秘密,那麼所有科學問題都可以迎刃而解!

    如果不把光的本質問題解決清楚,所有現代科學理論都只能是妄談。

    很可惜的是,科學共同體專業人士頭腦僵化,固步自封,奉權威為神,害怕科學大廈傾覆,害怕耐以生存的現代科學體系解體,科學共同體不願接受科學基礎理論的重新審視,更不願接受科學基礎理論的重新建立,科學將止步不前,甚至在錯誤的道路上越偏越遠!這不是危言聳聽,百多年來,科學理論無重大發展,便可知此為原因!

    三、能夠確定的理論成果

    綜上,可以初步確定光的特徵和本質:

    光是一種電磁波,是電場和磁場相互交替激發的波動,並在空間中傳播,光的傳播可以不需要介質,但光可以在某些介質中傳播,光在真空中傳播速度約為3.0×10⁸m/s,在介質中的傳播速度比這個速度低,光具有波的所有特徵如反射、折射、衍射、干涉等。

    …………

    四、光的本質的進一步研究

    以下是我對光的本質問題的進一步深入研究的結果(完整的新理論未公開)——

    如果沒搞清楚一個事物的來龍去脈,那就妄談它的本質!

    必須要研究光是怎樣發出的,怎樣傳播的,怎樣與物質發生作用的,怎樣穿過介質的,……

    否則,仍然抓瞎。

    1、發光機制

    光不是由光源發射出來的,而是由光源激發出來的。

    光源的一個電子從高能級向低能級跳躍一下,多餘的能量激發出一個電場,它再激發一個磁場,這樣電場和磁場交替激發,就形成了一個電磁波,這就是一個光波。(注意,不是一列光波,而是一個光波)。

    廣義來說,所有波段的電磁波都可以稱為光波,可見光只是其中很窄的波段(380~780nm)。

    物質層次決定了能量級別的變化。宏觀的天線振盪電路是低層次的,產生長波段的低能量的電磁波(無線電波);微觀的核外電子的變化是淺層次的,激發的是較低能量的短波段的電磁波(可見光、紫外光及X光);質子中子等核子的核反應是物質的深層次的,產生的電磁波能量極高,那就是γ光。

    振動電路產生電磁波的機制眾所周知,不再贅述。

    光激發出來後,它在空間中傳播出去了,從此它與光源無關了。

    故,相對於光源來說,光速不變。

    而沒有理由無限制的擴充套件到“相對於任意參考系光速都不變”。

    2、光的結構形狀大小

    光是有結構有形狀有大小的。而非無結構無形狀無大小的“點粒子”。

    一個光的結構就是相互交替激發的電磁場,電場和磁場相互交替轉化,此消彼長,兩者的相位並非同步,而是相差π/2。任一時刻電場能和磁場能之和為此光攜帶的總能量E=hν。這樣才符合能量守恆定律。(傳統的電磁波傳播影象有錯誤,至今無人發現。下圖)

    應該為下圖:

    一個光的形狀是在繞軸向旋轉的紡錘形。

    因為在軸向上無差異性,而電磁場的振動具有方向性,故以繞軸向旋轉消除其差異性。

    一個光的長度為λ/2,半寬度為振幅A=λ/π。

    一個核外電子從高能級向低能級跳躍一次,激發出一個光;一個電子在吸收能量又不斷跳躍的過程中,就可以激發出一串光;多個電子跳躍時,激發出一束光;連續跳躍時,激發出連續的光;脈衝式跳躍時,激發出脈衝光;多個電子同步同頻同相跳躍時,激發出同步同頻同相的單色鐳射。

    光的形狀如下圖,交替激發的電場和磁場繞軸旋轉,並向前傳播。光的旋轉有左旋和右旋,這與電場和磁場之間的方向有關,可能符合右手螺旋定則吧。

    3、光在真空中的傳播

    光在真空中為什麼會向前傳播呢?

    電子從高能級向低能級跳躍時,激發出一個變化的電場,此電場在變弱時,在前方π/2相位處激發出一個變強的磁場,原處的電場變弱消失,而前方的磁場變到最強;當磁場變弱消失時,又在前方激發出一個變強的電場。如此交替激發,在前面不斷的產生電磁場,後面的電磁場消失,如此就向前傳播了,並且不需要任何介質。

    由此看出,電子激發的光可以向左右兩個方向傳播的,這與電子跳躍時的相位有關吧。

    在真空中,是無約束無限制無阻礙的自由空間,光在傳播過程中,能量、方向、頻率、波長、模式等所有狀態都保持不變,只是電場和磁場的相互交替激發,此消彼長地向前,速度也達到最快。

    4、光在介質中的傳播

    根據射入光的能量大小與介質核外電子能級的匹配關係,介質對光就有透明、吸收、反射、散射的效果。

    光在透明介質中傳播,是一串接力賽。

    射入光的能量大小與介質核外電子某能級差相等,高能級又無穩定態時,介質對光透明。

    光進入透明介質邊界的第一個原子,剛好被電子完全吸收,使電子剛好跳躍到上一個高能級上,但又即刻跳躍回原能級上,從而激發出與原光同頻同相同向的光。此光傳播到第二個原子上,同樣被電子吸收跳躍,再回跳激發出光,此光如此傳播到第三個原子第N個原子,到達邊界,進入真空或另外的介質。

    光每次進入原子,激發出來的光,已不再是原來的那個光,但它們的能量都沒有損失,都是同頻、同相、同向的,就沒有區別。

    如此過程,光在透明介質中的傳播速度就變慢了。

    介質的透明特性,這種情況就是對於光的能量剛好符合電子能級差。

    另一種情況是,射入光的能量很小,不能使電子吸收而跳躍,電子沒有反應,也不能阻礙光的通行,介質對光也是透明的。

    5、光的吸收

    射入光的能量大小與介質核外電子某能級差相等,高能級有穩定態時,介質對光吸收。

    光進入不透明介質邊界,電子吸收能量而跳躍到上一個高能級,但此能級也是穩態能級,電子就不回跳到原能級,也就不能激發出光,無法接力了。

    6、光的反射

    介質原子核對核外電子約束較小,最外層電子已跳躍到最高能級成為自由電子,如金屬介質,電子就再也不能吸收光的能量,介質對光反射。

    光進入介質邊界,電子就再也不能吸收光的能量,也不能透過介質,只能原狀態返回原來的真空或介質。

    7、光的散射

    射入光的能量大小與介質核外電子某能級差不相等,電子吸收一部份能量跳躍到高能級穩定態上,但仍有部分能量以不同的頻率和方向發出,成為散射光。

  • 8 # 觀上靈雲

    上世紀五十年代美國(較真的話是德國)出來一個猶太大屌,叫愛因斯坦,這傢伙就是一個大牛V,把光研究的透透的,甚至因此獲得過兩次諾貝爾獎。

    從他這裡以後,可以說光的本質已經摸清楚了,特別是他在與量子力學抗爭的時候,把量子先驅們都拐了進來,一時間最頂尖的物理學家都在研究光,都想用光的成果打倒對方,小小的光子被他們脫的一乾二淨,任由他們觀看,可以這樣說,光,已經毫無秘密而言。

  • 9 # 宇宙探索

    光是粒子還是波,這個命題在人類歷史上一直爭論了幾百年,直到今天仍舊會是學術界熱議的話題,而量子力學中的“波粒二象性”給光和其他微觀粒子一個相對準確的說法,光也具有波粒二象性,本質上光就是一種電磁波,也是能量的載體,而光子(光量子)是能量傳播的最小單位,能量傳播過程中是不連續的,是一份一份的,只能以光子的整數倍來傳播!

    那麼,光到底是粒子還是波?網上經常有很多人這樣問?

    舉一個通俗的例子或許更好理解,水波我們都見過,水波是一種波,這毫無疑問,但水波又是由水分子組成的,明明應該是粒子,為何說水波是波呢?

    而我們說光是一種電磁波與水波也有相似之處!單個的光子(光量子)可以認為就是粒子,而光的波動性就是波動的粒子產生的,

    實際上不僅僅是光子,我們所在的物理空間背景也是由最基本的量子組成的,所謂的真空並非真的“空”,真空是就是由無數個基本量子構成的,而基本量子的震盪就會產生能量,以光子的形式向外困擾傳播!

    比如說電子躍遷,電子在由激發態向基態的過程中會對周圍物理空間背景產生影響,造成空間背景的震盪,這種震盪就會產生能量,也就是光向外傳播,我們看見的絕大多數光就是這樣產生的!

    最簡單的描述,光就是一種能量,一種電磁波,單個的光量子就是粒子,而光量子以波動的形式傳播!

  • 10 # 五龍山山舞龍

    光的本質是電磁波,卻表現為"波粒二象性",這後一點是被一些質疑者抓住"把柄"的地方,嘲笑這是模稜兩可的結論,是雙方"妥協"的結果。我來嘗試解釋一下。

    光的粒子學派與光的波動學派(並不存在這樣的實體學派,或稱觀點持有者吧)的論戰可是經歷了數百年了,有興趣的人去網上查詢,許多科普人士都詳細介紹過這一段歷史,這裡就不必引用了,只是需要提一提幾位大神。

    第二位:麥克斯韋,他透過麥克斯韋方程,把光統一成為電磁波,為光的波動學說奠定了理論上的基礎。光是一種能量傳播的形式,變化的電場產生變化的磁場,變化的磁場再產生變化的電場,以此類推,真空中以速度C向外傳播,且不必需要傳播介質。

    第三位:愛因斯坦,他透過解釋光電效應,證明光具有粒子屬性,並由此獲得諾貝爾物理學獎。由此光的"波粒二象性"理論才正式確立。

    那麼我們到底如何理解"波粒二象性"這一看似矛盾的理論呢?首先,必須承認光的波動這一基本屬性,這是光的本質;其次,光的粒子性是光在特殊情況下的表現形式。

    解釋如下(涉及到個人對發光的本質的理解,可討論): 光並不是一粒一粒的實質體,它是一份一份的以電磁波形式傳播的能量包。打個比方來理解就更為形象一些,光(量)子其實就像一次爆炸後產生的震盪波。爆炸等同於一次能量的擾動,按能級可分為:核聚(裂)變數級,電子能級躍遷量級,分子或電子擾動量級……分別對應著不同頻率的電磁波,前者能產生伽馬射線或X射線量級的輻射,後者則只能產生電子通訊時用的無線電短中長波輻射。而每次"爆炸"引起的震盪波在時間上並不是無限延續的,即電磁波不是無限延續,而是表現為一份一份的能量包。只是由於同樣性質的"爆炸"在數量上巨大,從統計學意義上就表現為光的單色性(電磁波頻率的穩定性)。那麼什麼情況下,才能表現出光的粒子性呢?是單個光量子的能量包太大,足以引起光電效應的場合。

    另舉個例子,一群的光量子軍隊攻城,能量最低的無線電波就如同弓箭手射出的箭,對城牆造不成任何影響;紅外線、可見光的影響是輻射加熱、光合作用等,類似於手槍或機關槍子彈,對城牆破壞非常輕微;紫外線、X射線、伽馬射線等高能粒子輻射,就相當於炮彈、導彈等,不僅破壞城牆,對城內破壞也是巨大的,這時才真正體現出光電效應,而此時光的粒子性才表現得最為明顯。

    我的解答你還滿意嗎?

  • 11 # 語境思維

    迄今為止,“光的動力學定義”,依然很不清楚。或許,揭示光的本質的確很難,很多人只是沿襲名人的未經確證的四個假設。

    筆者就是個掃地的,乾點小事就心滿意足了。

    ▲想多了怕是不行,還是掃掃地排除雜念吧。未經確證的“光的四假設”之八個存疑

    假設之1:光有波粒二象性

    具體解釋為:光不像聲波,既象波也象粒子,光是無質量的純能量,光子是離散的能量子。

    愛因斯坦把光電效應△Ek=△hf解釋為:電子動能增量(△Ek)不連續,光的輻射能增量(h△f)也不連續,故把ε=hf說成是光的能量子。

    存疑之1:光是一種物質,也是質量與能量的統一體。波粒二象論表現在質能方程,說“光有動質量”又說“光是純能量”顯然自相矛盾。

    存疑之2:說光子能量“ε=hf₀”是能量子就等於說頻率(f)只能取整數倍(n),即:f=nf₀,頻率必須取整?電子動能必須取整?電源電壓必須取整?——這是什麼邏輯?

    存疑之3:說“光子是離散的”,換句話說,光子與光子之間是有空隙的。光子之間有空隙,光子之間的能量傳遞,就只能是超距論。

    ▲最優秀的最能讓人誤解的“光子彈”圖景

    假設之2:光的傳播無介質

    具體解釋為:光的傳播不需要介質,光是在虛無空間以光速(c)獨立運動的電磁波,即:麥克斯韋學派的“真空是以太的介質論”不成立。

    存疑之4:如果光子是離散的,是象射出的子彈,那麼無需介質還講得通。

    可問題是:如果光源“發射”若干個“光子彈”,相鄰光子間距是多少?又何以證明?

    存疑之5:既然光是一種電磁波,有如正弦波(∽∽∽),一個光子有如正弦波的一個波節(∽),那麼請問,波節之間的空隙是什麼?

    假設之3:光是光源發射的

    具體解釋為:按“電子能級躍遷理論”,由於被外界作功,核外電子加速運動,先一下子蹦到不穩定的高能級軌道,當釋放一個光子,然後一下子跌到原有的低能級軌道。換句話說,光是電子(作為光源)釋放出來的。

    存疑之6:原子光譜的超精細結構,來自電子的能級躍遷。是不是可以說,在沒有外力做功時,電子一直在做躍遷運動,才會有固有的原子光譜現象?那麼光電效應、霍爾效應、反霍爾效應、電磁震盪等諸多現象,又該如何解釋?

    假設之4:所有光子都一樣

    具體解釋為:按哥本哈根學派量子力學理論的“全同粒子論”,光量子(或量子)都是沒有體積的零維質點,是相互糾纏的全同粒子。

    存疑之7:子彈即便在真空中飛,也會因為場效應而不斷減速度。聲波會越來越弱,光波也會越來越弱,即頻率在不斷降低,即降頻紅移。光子頻率隨著光程而遞減。

    ▲電磁波與引力波皆有“降頻紅移”現象。

    嚴格講,一束光中的各光子的波長會不斷延長,模擬的光子半徑(r=λ/2π)在整個光程中是處處不等的,在無外界干擾下,光的波長是越來越變長(紅移),光的強度與亮度也是越來越弱的。因此,光的全同粒子論是錯誤的。

    存疑之8:如果模擬光子是零維粒子,那麼光子密度處處都是無窮大,這是非常荒謬的,這也被很多科學家詬病為“無窮大災難”。

    要想吃透光,先要搞清空間的意思

    這裡,主要是分清——“物理空間”與“幾何空間”——兩種截然不同的空間。

    1. “物理空間”的意思與意義

    物理空間,是現實世界的空間,是不含亞原子粒子的範疇。物理空間也叫真空場,簡稱場。

    ▲這幅地球輻射帶圖景,試圖給出真實空間。

    真空不空,是說場是無形物質,也是質量與能量的統一體。形形色色的萬千世界,歸根結底是不同密度的場。

    電子內空間是高密度的場。核子內空間是最高密度的場。原子內空間是較高密度的場。

    核子密度是宇宙中最大的,根本原因是核內電子的繞核運動具有最大的抗簡併壓特性。

    原子密度可以是第二大的,主要原因是核外電子的繞核運動具有強大的抗簡併壓特性。

    分子間的真空體積佔空氣的99.9%。空氣阻力與摩擦力很大,與場密度下的場效應有關。

    空氣密度是很可觀的。地球附近空氣密度1.29千克/米³,有相當大彈性,原因是空氣分子的繞核(間隙之場)運動的分子簡併壓特性。

    由於“真空非介質論”之謬誤,人們誤以為場是虛空,有些著名科學家把物理空間當做幾何空間來研究,陷入基於超距論的種種困境。

    2.“幾何空間”的意思與意義

    幾何空間,是主觀世界的空間,是撇開物理空間而僅僅作為測量基準的抽象空間。

    幾何空間,經常表現為參照系或座標系空間。1維空間≈1維座標系,2維空間≈平面座標系,3維空間≈立體座標系。

    高維空間,4維空間≈平移的3維座標系,5維空間≈旋轉的3維座標系,6維空間≈平移的5維座標系,7維空間≈旋轉的5維座標系。

    ▲連上帝都自嘆不如的電腦P出的高維空間。

    閔可夫斯基的四維空間是旋轉的三維空間。黎曼空間是伸扭的三維空間,希爾伯特空間可以是無限維空間。這些都只是人類的想象力。

    ▲所謂的“高維內空間”與“低維外空間”。光的本質,是電子擾動空間的場效應

    愛因斯坦對人類的貢獻,不是沒有獲諾獎的相對論,而是獲諾獎的光電效應方程,可惜他本人並不清楚,這裡藏著光的本質。

    光電效應方程寫成:eU=△½m₀v²=△hf。其中,eU是外加電源輸入給電子發生器的能量,m₀是電子質量,f是光的頻率。

    由於½mv²有速度平方與hf有頻率數量級效應,不難根據光電效應方程匯出電子擾動場介質的場效應方程:½m₀v²=hf。

    光電效應方程,其實是隱藏了光的發生機制,即——電子激發場效應。這就意味著:

    光並不是電子釋放出來的,而是電子動能與場輻射能固有的超對稱關聯,是一種互為因果的對立統一關係。

    基於光電效應的場效應方程的邏輯表示式:

    電子位移動能 ↹ 光子輻射動能

    場效應方程,有豐富多彩的解釋與工程物理的應用,諸如解釋康普頓效應、霍爾效應、反常霍爾效應、電磁感應效應,不在話下。

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