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  • 1 # 粒子菌

    用波函式來描述光子這樣的微觀粒子比較好,波函式模的平方就是光子出現機率高的地方,在真空中,波函式模的平方在一條直線上出現極大值,所以真空中光沿直線傳播。在介質(如玻璃)中,光子的能量被介質原子(離子、分子等)吸收,同時,介質原子(離子、分子等)躍遷到高能級上,它有一定機率再釋放光子,整個過程是個動態平衡的過程,總的效果是波函式模的平方在穿透玻璃的地方出現極大值,就這樣,光子跑到了玻璃的另一面,也就是光子本身穿透了玻璃。同時,如果你解了一些量子電動力學的方程後,會發現波函式模的平方極大值出現的地方與幾何光學(折射定律、反射定律等)相一致。如果介質原子(離子、分子等)躍遷到高能級上,再釋放光子的機率很小,最後介質另一面波函式模的平方几乎為零,那這個介質就是象黑紙那樣的不透明物質。

    所以,可以理解為光子本身穿過了玻璃這個實體,也可以理解為是光子從玻璃這種結構的介質的縫隙中穿過去的。假設把這個介質換成水等等其他介質都是一樣的。

  • 2 # 永動機45

    不是光子穿透玻璃,而是玻璃分子結構中的空隙容納下光的介質以太,光透過玻璃時,是光波在玻璃分子的網格狀空隙中傳播,

  • 3 # 貓先生內涵科普

    題主的問題貌似簡單,可要講得清楚,卻並不容易。我們得展開一些知識點,其中涉及到電磁學以及量子力學,才能說得透徹。不過請放心,我並不打算使用數學公式說明問題。

    什麼是光

    我們首先要感謝麥克斯韋,透過麥克斯韋方程組,我們可以清楚的知道,光也是電磁波的一種。具備電磁波的所有基本特性。

    而樓主的提問只說到光,其實概念是非常籠統的哦,要知道按照科學的理解的話,那這個“光”範圍就太大太大了——包含了全部頻段的電磁波!

    可見光,是波長介於390奈米到750奈米之間的電磁波。而通常意義上,穿過玻璃的光,也就是人眼可見的光,就在這個範圍之內,低於或者超出的部分,大家就只能當個睜眼瞎啦。

    什麼樣的實體能擋住光

    自然界中,我們看到的實體有千千萬萬之多,我們今天只提煉其中最具代表性,同時也是覆蓋面最大的三種來說明情況。分別是玻璃、金屬以及非均勻材質物質。

    大家根據經驗可以瞬間就做出判斷,光只能透過玻璃,而對於金屬和非均勻材質物質,則是無法穿過的,也可以認為,金屬和非均勻材質物質是不透明的。

    因為量子力學告訴我們,絕對物質對光的作用的因素很多,但最基本的,我們可以認為是電子結構玻璃的電子結構,導致它的電子無法吸收可見光,所以光可以直接穿透而去,所以我們稱之為透明。

    金屬的電子結構與玻璃等物質有很大的不同,作為導體,它們存在著大量可以到處亂跑的自由電子,這些自由電子構成一片電子海洋,可以有效的反射電磁波,所以金屬表現出的物理光學特性為良好的光線反射效果。

    非均勻材質物質,是大量小顆粒的雜亂堆砌,對光的影響以無序散射為主,外在表現就是不透明。例如石頭、木材、人體等等。

    光如何穿透玻璃

    很多同學提到光的波粒二象性,其實,無論是將光視作電磁波還是一個個光子,在穿透玻璃時,都可以用量子力學做很好的解釋。

    首先是玻璃這種物質,它的電子結構並不吸收光子。當光視為一個個光子穿越玻璃時,光子在玻璃中可以反覆的碰撞前進,卻不損失能量,因此的確可以理解為光子穿透了玻璃這個實體。

    而當把光視為電磁波時,我們剛才也解釋了,玻璃具有極低的光吸收率,而且它的表面光滑,則光波將可以穿透玻璃。

    結語

    光的確是一個神奇的存在。

  • 4 # 阿菜科普

    光能透過玻璃,我們知道,光線是由無數光子組成,玻璃是實體,所以可以說是光子穿過實體。但光能透過玻璃這種實體,並不代表它就能穿過一切實體。我們還要具體問題具體分析的。

    光子作為一種實物粒子,它能透過玻璃,那是因為玻璃這種物質表面上作為一種介質,雖然對光子有阻礙作用,但其反射作用並不像其它物質那麼大,它的反射力是非常小的,所以說大部分的光子就能進入玻璃,穿透玻璃。

    但並不是說所有的光子都能穿透玻璃的,總有一部分光子會被阻擋在外面無法進入,所以說我們會感覺在玻璃裡面沒外面光線強烈,那是因為有些光子被擋在外面了。

    我們在日常生活中,會發現,往往光線容易穿過的實體,或者說是那些反射作用較小的實體都是透明性較好的(比如玻璃和白紙等)。而對於那些不透明的物質,光線卻是無法穿過的,那是因為所有的光子都被這些物體給擋在外面了,說到底,就是這些物體內原子的排列足夠“密集堅硬”,阻止了光子的前進,把它們給“拒之門外”了,又反射了回去。所以光線也就無法穿過這些不透明的物體了。

  • 5 # 聊天選手九段

    光透過玻璃是光的光束,光束中的光子停止運動,光子見物即死,不可再生。可做試驗:將紙條以條紋式貼在玻璃上,過幾天撕下白紙條,可見“雙縫”條紋。附圖放大一萬倍的光束。

  • 6 # 跟著小劉去探索

    光透過玻璃是光子的確穿過實體。

    一般來說,再緻密的物體都是由原子所組成,而對於光子來說,原子的內部世界是極其廣闊和空曠的,原子核和電子的體積加起來僅僅只有原子體積的數千億分之一,所以原子內部基本是空的,當然光子可以穿過,並且到目前為止還沒有科學證據能夠證明原子核和電子就不能被光子所穿過,所以,一切物體都能夠被光子所穿過才是正常的。但是實際中,的確存在光穿透不了的物質,下面我們就來分析一下:

    要想知道光透過玻璃是不是光子穿過實體,我們就需要了解決定一個物體能被光子穿過需要具備哪些條件。

    如果一種物質它的顆粒尺度剛好,內部既沒有自由電子,又沒有容易激發的電子,那物質就可以透過光子。

    一.顆粒尺度

    比如“水蒸氣”作為氣體是能夠讓光子穿過的,但是濃重的“水蒸汽 ”就不能被光穿過。這是因為濃水蒸氣已經形成小水滴,顆粒尺度變大,把光線都散射掉了,所以光子不能透過。

    二.自由電子

    光子不能穿過導體和金屬是因為金屬內部有大量的自由電子,這些電子會很好的反射光波。而且金屬的電子在吸收光的能量躍遷以後,又會迅速的跌落到原來的能級,再釋放出一些光子,所以光子失去能量穿過不了導體和金屬。

    3.是否處於激發態

    比如含有苯環或者其他有機或者無機大分子的,分子激發態能級恰好對應可見光能量,就會強烈吸收光子,導致穿透不了。

    綜上所述:光子能夠穿過玻璃的原因是由於玻璃的主要成分是二氧化矽,既沒有遊離的電子,分子激發態能級又不處於可見光的範圍,也沒有複雜的散射光顆粒、吸收光的空隙,所以光子確實是能夠透過玻璃的。

  • 7 # 心止雲淡

    光是一種電磁波,光是個震盪的電磁場,穿過玻璃,說明電磁場透過來了,從波的角度是這麼回事,從粒子性質上說是光子沒被電子吸收,直接穿過來了

  • 8 # 淡漠乾坤

    如果有一個物體,我們向它開槍。時而,全部無損穿過,時而又幾乎都被反射了回來。該物體是否顯得很詭異,具有截然不同的性質?其實,該物體只是一臺普通的電扇。其靜止時,表現出可穿透性;轉動時,則表現為封閉性。該性質的變化,取決於子彈與扇葉速度的比值。正是不同的速度之比,將矛盾的現象分隔在不同的極限情況,從而消除了對立。

    在我們的日常生活中,也經常會遇到上述類似的情況。例如,物質的實體性。玻璃是剛性的固體,將瓶中的物體透過玻璃移出,僅只是一些氣功大師表演的節目。然而,物體無法移出玻璃瓶的原因,卻僅只是由於該物體太大了。

    根據盧瑟福用阿爾法粒子轟擊金箔的實驗,只有很小比例的粒子被反射了回來,說明原子的體積是由電子的運動所形成的封閉體系。因此,所謂物質,就是各種形態和不同層次的電扇,其靠粒子的運動產生了封閉性。

    於是,如果我們以光子的角度來看玻璃的話,那麼玻璃僅只是一個巨大的網格。要知道光子的半徑大約只有10-21釐米,而原子之間的距離大於10-8釐米。因此,對於如此微小且高速運動的粒子來說,任何物體都是不存在的。那麼,為什麼還有許多物體是不透明的呢?

    這是因為,光子受到了作為物理背景的空間量子不對稱碰撞,具有波動性。這就好比穿過一個狹窄的過道,正常人可以自由穿行;但一個醉漢,其走路東倒西歪,就會撞到牆上,被擋了回來。

    光子是受到激發的量子,根據其獲得的能量大小具有不同的性質。能量低的光子,如電磁波,其受到量子空間的影響較大,主要表現為波動性;而能量高的光子,如x射線,其受到外部環境的影響較小,則更多地表現出粒子的特性。

    因此,低能光子就像是一個胖子,無法穿過狹窄的過道,只能被物體反射回來。而高能光子則是一個瘦子,可以無損穿行於各種物質。例如,可見光被我們人體反射了回來,從而使我們可以看見彼此;然而,x射線卻可以穿過人體,從而透視我們人體的內部結構。如果是能量最大的中微子,根據計算,即便是幾光年厚的鉛板,也無法阻擋中微子的穿行。

    因此,玻璃之所以是透明的,是因為玻璃的網格較大,且其作為扇葉的自由電子較少。所以,即便是可見光,其也能夠無損地穿過玻璃,與玻璃的固態無關。由此可見,物質並非實體,其封閉性只具有相對的意義,取決於穿行的物件。

  • 9 # 枝枝葉葉

    簡單地說,玻璃之所以透明,就是玻璃原子之間排列很有規律,光能從縫隙中穿過去,把玻璃搞成毛玻璃,縫隙不規律,就穿不過去了

  • 10 # 優美生態環境保衛者

    光透過玻璃是光子穿過實體嗎?

    光線傳播是我們日常生活中碰到過的最常見的現象之一了,我們在初中物理學習時就知道光線在真空中的傳播速度最快且保持恆定,當遇到物體時,會因物體表面粗糙程度不同其反射的程度和方向都會發生變化,而在由一種介質進入另外一種密度不同的介質時會發生折射,等等。大家經常會看到光線透過玻璃這種現象,肯定都習以為常了,但是,如果深入地思考一下,光線為何會透過玻璃,而且穿透不了大多數的其它物體?光穿透過玻璃以後是不是光子的實體穿透過去了呢?

    光線的組成

    首先來看一下光線到底是由什麼組成的。大家都知道光線具有“波粒二象性”的特徵,其實這是一種妥協的結果,因為啥,那就是到目前為止,科學界對於光線到底由什麼物質組成還沒有統一的結論。在牛頓開啟近代物理學的奠基時期,對於光線的組成,始終由兩種聲音所覆蓋。

    其中一個是粒子說,另一個是波動說,比如牛頓認為光就是由一種非常微小的粒子所組成,惠更斯則認為光是一種波,還提出了光學惠更斯原理。待到麥克斯韋建立起電磁波理論之後,科學家們發現光與電磁波各項特徵都完美地吻合,因此認為光是一種電磁波,而電磁波的傳播速度就是光速。

    進入20世紀之後,隨著相對論和量子力學的建立和發展,愛因斯坦針對光的特性,提出了光量子的概念,認為任何輻射場中都是由光量子所構成,而且光同時具有顆粒性和波動性雙重屬性。之後法國物理學家德布羅意進一步闡述了波粒二象性,認為在光的理論研究中,必須同時考慮微觀粒子和週期性的概念,也就是必須同時考慮光自身的顆粒性和波動性,奠定了物質波理論的基礎。後來,薛定諤提出了薛定諤方程用以尋找物質波的波函式,玻恩提出了物質波波函式機率統計論,這些都為量子力學的發展奠定了堅實的基礎。

    根據光的電磁波性質,不同波長、頻率的電磁波則代表著不同的光,根據頻率從高到低可以將光線分為伽馬射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線和無線電波。其中,我們人類肉眼可見的光線是可見光波段,波長範圍是380奈米-750奈米之間。

    從光的粒子性看光線的傳播

    從光的粒子性角度,我們可以這麼看光線穿透物體的情形。現在科學家們提出的光子概念,是基於光的粒子性出發所假設出來的,認為其是傳遞電磁相互作用的一種基本粒子,屬於規範玻色子範疇,其顆粒大小要比原子中最小的單元電子還要小出許多,因此光線具有穿透物體的“先天基礎”。

    但是,由於不同材質的物體,其內部原子中電子的自由度差異很大,像金屬、土壤、身體等組成物質的原子,其電子的自由度特別是金屬物質相對較大,這樣就使原子周圍“電子雲”比較“濃密”,光子所攜帶的能量在穿過這些原子時,與電子發生碰撞的機率就會很大,從而能量的吸引率就較高,物體對外表面得就不透明。玻璃這樣的物質情況正好相反,其內部原子中的電子活動性很低,光子在穿透時損耗的能量相對較少,因此能夠比較順利地穿過去,我們在外面觀察就會看到玻璃是透明的。

    從光的波動性看光線的傳播

    如果從光的波動性來看,光作為一種電磁波,在密度不同的介質中傳播速度是不一樣的,傳播速度取決於這個介質的兩個常數,即介電常數和介磁常數。如果光線接觸到一個物體,想要進入這個物體所創造的介質環境,那麼根據經典電磁學理論,處在物體這個介質環境之外的介質(比如空氣和水),外面的電磁波所產生的電場和磁場,必須要在物體介質環境下感應出相應的電場和磁場才能傳播。

    那麼,對於金屬這樣的電的良導體來說,在內部是根本無法形成電場的,所以金屬的內部很難再產生電磁波,也就是失去了電磁波的存在條件,所以光線在遇到金屬之後,極難進入其中,絕大部分都會被反射出去,這也是為什麼金屬都具有很強反射能力的根本原因。而對於其它一些表面非常粗糙、非勻質材料構成、對某一單色光反射能力強的物體等,都會產生相應的強反射作用,我們在外面看來這些物體也是不透明的或者透明度很差。

    如果從能量的角度來看,電磁波是電場和磁場相互交叉式的傳播,那麼這個波動的波峰和波谷則可以看作電場的兩個峰值。當處在一個介質中的光線,其光子被介質中的原子吸收時,電子就會被激發到較高的能級之上,同時有一定的機率會再釋放出光子,假如電磁波波函式模的平方(光子出現的機率)在傳輸的過程中,一直呈現有極大值的趨勢,那麼光線的能量損耗就小,就能夠穿透這個物體。相反,如果在光子被吸收之後重新釋放的機率很小,那麼波函式就無法再可持續性地延續下去,也就是說波函式模的平方基本變為了0,光線就無法再穿透這個物體。

    總結一下

    根據前後的分析,我們可以看出,一方面玻璃是一種非常理想的絕緣體,電磁波在這個介質中傳播可以完美地再現電場產生的環境;另一方面玻璃中的原子對光線能量的吸收率很低,即使被原子吸收重新釋放出光子的機率也很大,總能夠形成波函式模的平方峰值。因此玻璃就顯得非常透明。與玻璃相類似,純水結成的冰、水晶、冰糖等這樣的物體,也是同樣的道理,光線能夠以較低的能量損耗穿透過去,而根據光的波粒二象性,我們即可以理解為是光子穿透了過去,也可以認為是波穿透了過去

  • 11 # 玉河人家

    光是人眼可以看見的一系列電磁波,也稱可見光譜。在科學上的定義光是指所有的電磁波譜。光是中國漢字,形容光亮,光線光芒等,也指人的性格,Sunny,率真。也用作人名。通常指照耀在物體上、使人能看見物體的那種物質。

    光就是粒子,是一種以波段形式傳播的粒子。它也屬於電磁波的一種。此外,光有兩種,一種是自然光,還有一種是人造光。雖然它們的形成方式不一樣,但性質都是一樣的,都可以在介質中傳播。那麼光是怎麼來的呢?從上面的表述我們可以得知,光是電磁波的一種。其實光的真實身份是電磁波飽和的產物,當物體在吸收能量達到飽和的時候,其多出來的能量就會以光的形式向周邊擴散,這些光粒子就構成了電磁波。也就是說,光是物體吸收能量達到飽和所剩餘的部分能量。

    光子來源。比如一塊木頭,我們需要燃燒它。一開始點火的時候,我們是看不到有火苗的,只會看到木頭慢慢變黑。可是當木頭燃燒到一定程度時,我們就會看到木頭燃燒時的火光。其實這一過程就可以很好地解釋光的來源。一開始時,因為木頭需要吸收熱的能量才可以燃燒,所以我們是沒辦法看到光的。當溫度達到它的極點時,木頭所吸收的能量就趨於飽和狀態了。這時多餘的能量就會被釋放出來,也就是我們所看到的光。而其釋放的能量實際上也就是物理學上的電磁波。

    光的本質是一種能量物質,是由一種無質量的電磁輻射—光子組成的,它可以被幾乎任何物質吸收掉。光是一種能量的形態,它可以從一個物體傳播到另一個物體,其中無需任何物質作媒介。光源由微觀粒子組成,說明光也是微觀粒子運動產生的現象。任何一個物體,只要它的能量比絕對零度高一些,就會輻射出電磁波。實驗證明,光在傳播過程中主要表現為波動性,在與物質相互作用時主要表現為粒子性,大量光子表現出來的是波動性,少量光子表現出來的是粒子性,光的波長越長波動性越明顯,波長越短,粒子性越明顯。

    光“穿透”物體的實質,不是想象中的那樣,直接穿過去,密度大就擠不過去,密度小就穿得過去,這是光與物體之間的相互作用。簡單來說,電磁波照射在物體時,在電場和磁場作用下,固體內的電子高速運動,帶電粒子的運動會產生電磁波,對於大多數各向同性固體,新產生電磁波(光)的方向遵循我們所熟知的折射定律,反射定律。所以我們看起來,就像是光穿透物體一樣。這就是光為什麼可以穿透玻璃的原理。

    光子能夠穿過玻璃這是玻璃的結構造成的。光子是一種比原子還小,沒有質量的粒子。因此,如果物質的原子排列剛好阻止了光子的前進,那麼光子就沒法穿透了,這就是不透明物質的原因。而光不一定只能穿過玻璃,還可以穿過我們的肌肉、骨骼、水泥等,因為我們平時見到的光是可見光,還有X光、輻射等不可見光,由於光子有粒子性和波動性,各種光的頻率導致它們能穿過不同的物質。除非你像光子那麼小,否則你永遠也穿不過玻璃。

    在我們的實際生活中,光子入射玻璃等非真空介質的過程包括:光子受原子多次散射,光子激發電子躍遷後電子躍遷放出光子,放出的光子繼續激發電子躍遷。光子激發的電子與聲子碰撞產生熱,光子激發聲子等。還包括一些非彈性碰撞、頻率展寬,光子與光子之間干涉相長相消等過程,以上過程綜合起來表現出宏觀的光學現象。玻璃與晶體的區別在於週期性排列結構,與能帶論的處理方法有較大差異,如果題主想要知道更多,可以去了解固體物理中對非晶的處理。

    一方面玻璃是一種非常理想的絕緣體,電磁波在這個介質中傳播可以完美地再現電場產生的環境。另一方面玻璃中的原子對光線能量的吸收率很低,即使被原子吸收重新釋放出光子的機率也很大,總能夠形成波函式模的平方峰值。因此玻璃就顯得非常透明。與玻璃相類似,純水結成的冰、水晶、冰糖等這樣的物體,也是同樣的道理,光線能夠以較低的能量損耗穿透過去。

    小結:根據光的波粒二象性,我們既可以理解為是光子穿透了過去,也可以認為是波穿透了過去。感謝你的閱讀。

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