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  • 1 # 2手科學家

    光是能量的一種傳播方式。光源所以發出光,是因為束縛於光源原子裡的電子的運動。麥克斯韋發現自生電磁波會以恆定速度傳播,而且這個速度恰好等於光速。正是從這一點出發,麥克斯韋得出了光是一種電磁波的結論。後來赫茲用實驗證實了電磁波的存在,從實驗中證明了光是一種電磁波。

    可見光只佔電磁波譜的很小一部分

    不同頻率的電磁波特性差異很大。我猜您問的是可見光?可見光的頻率相對較低是無法穿越身體的,但是在高頻不可見光波段,比如x射線伽馬射線這樣的高能電磁波是可以穿透人體的。所以光的穿透能力取決於其攜帶能量的大小,這個與光的頻率有關,與光源強度無關。

    光子因為以光速執行,無法停止,所以沒有靜止質量。其擁有的動能可以透過量子力學方程描述,再根據愛因斯坦質能方程我們可以求得其所謂相對論質量。所以光子有質量嗎?應該說是的。

  • 2 # 郭哥聊科學

    先砸答案:光沒有靜止質量,但是具有運動質量,光與人體的作用是分子級別的,具體是破壞還是溫柔的撫摸與光的波長和受到光照的時間有關。

    首先,為了說明這個問題我們需要來了解一下光的本質。

    歷史上,牛頓的微粒說一直把持了光是什麼的話語權足有200多年的時間。那時候人們認為光是一種物質的小顆粒,它們沿著直線傳播,在介質表面會發生反射和折射等光學現象。

    如果按照微粒學說的說法,我們本能的會認為,光的能量應該也是mv^2/2,跟質點動能公式是一樣的。但是隨著科學的發展,尤其是麥克斯韋統一了電磁學,赫茲做出了電磁感應實驗之後,科學家們可以確定下來,光其實是一種電磁波。

    這極大地推動了科學的發展和技術的進步,19世紀初,電報、無線電等通訊裝置都是在對光這樣一種電磁波的認識基礎之上發展出來的。

    然而,一個新的現象被發現了——光電效應。這個實驗其實就是一定波長的電磁波可以把金屬內的電子給轟擊出來。從這個實驗可以看出,光具有明顯的粒子性。

    於是,偉大的物理學家愛因斯坦結合了這個實驗,再次提出了光的量子說。結合光的波動性,我們現在可以知道,光具有波粒二象性,也就是說,光即是波動,又是粒子。

    其次,可見光只是整個光譜中很窄的一個帶。

    為什麼要提到可見光只是整個光譜中的一個窄帶呢?這是因為,光本身是一個大家族,它們的本質都是電磁波,但它們的頻率差異實在太大。光作為光量子,我們簡稱為光子,它的能量是用hν來表示的。

    其中h為普朗克常數、ν是光的頻率。由於頻率的巨大差異,不同頻率的光所擁有的能量差異非常巨大。

    第三,光跟人體是有相互作用的,甚至是可以帶來傷害。

    現在讓我們透過一個對比來了解一下光跟人體的相互作用。空氣中是有很多水蒸氣的,通常即使風很大,也就是說,這些水分子打在我們身上,我們沒啥特別的感覺。

    當水蒸氣聚整合微小的水滴,懸浮在空氣中,飄在天上,就是雲,落在地面附近就是霧。但是不論是雲還是霧,撞擊在我們身上,同樣不會有啥大的影響。

    如果雲中的水滴繼續增大,那麼上升的空氣不能托住它們,就會落到地面,這就是雨。相信大家都有淋雨的經歷,被雨滴擊中,我們雖然不會受傷,但是,感覺跟我們穿過濃霧是完全不同的。

    說了這麼多的水,其實我們是想說光。光跟人體的作用(能量傳遞)同樣與不同波長的光有關,也與受到光照的時間有關。

    我們前面說的,水分子的不同聚集狀態:小水滴、雨、小冰雹、大冰雹,就是對應著不同波長的光。波長越短的光,它們的單個光子的能量就越高,與人體相互作用的強度也就越大。

    第四、光跟人體的作用,從輕鬆繞過,到溫柔撫摸,再到嚴重的破壞

    我們前面提到了,可見光只是整個光譜中很窄的一個帶,那些波長很長的,我們現在成為電磁波的,它們的波長在幾十米、幾百米甚至是幾千米,波動性明顯,而粒子性不明顯,這些電磁波經過我們身體的時候,基本上不會跟我們身體發生相互作用,輕鬆就繞過去了。

    波長再短一些的非可見光,我們稱作紅外線。雖然這些光,我們是看不見的,但是它們能給我們帶來溫暖的感覺。我們冬天的時候,要穿上比較厚的衣服,這些衣服的保溫作用比較好就是這個道理。這些衣服中的棉花、羽絨等可以把溫度以紅外輻射的方式傳遞給我們的身體。

    總算說道可見光了。我們都知道,總在室內不好,要經常出去走走曬曬太陽,這樣有利於我們對鈣的吸收,其實這就是光對於我們身體的作用方式之一。

    如果我們去海拔很高的高山,或者是海邊度假,長時間裸露面板就會被曬傷,這個常識大家也都是知道的。甚至曬得嚴重了,我們還會得面板癌。

    這種情況其實就是一個劑量的問題了,也就是說,一個乒乓球高速打到我們身上,並不會帶來什麼危害,如果是有一萬隻乒乓球高速撞擊我們呢?如果是十萬只、一百萬只呢?

    另外一種光的傷害就是波長更短的紫外線、X射線、伽馬射線。這個時候的光不是乒乓球了,可以是小沙粒、小石子、大磚頭、甚至是大鐵塊。好吧,不需要有一萬隻、十萬只、只要有那麼一點點的光打到我們身上,都可能造成嚴重的傷害。

    這種傷害的後果不是像子彈那樣給我們的身體穿個洞,而是破壞我們身體中組成的化學物質的化學成分,把分子鍵給擊斷,變成不知道什麼東西。這樣的結果就是,我們會死。

    結束語

    從前面的分析中,我們可以總結出來,其實光與人體的相互作用,與光的頻率有關,也與暴露在光中的時間有關。對於可見光來說,適當的照射,對人體是有利的,但也不能長時間地暴露在Sunny當中。光與人體的相互作用,是分子級別的作用,所以,不會把我們直接打爛。而是根據光的波長和劑量,對人體造成對應的影響。

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