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  • 1 # 千與千世

    光可以說在我們日常生活中無處不在,光也使得我們可以看清周邊的一切。假如你現在手中有一個手電筒照射天空,然後在迅速關閉那麼手電筒射出的光會處於一個什麼狀態吶?我相信很多人都會認為光線已經消失了,畢竟此時我們已經什麼都看不見了。

    此時問題就出現了,用手電筒射出的光線究竟是繼續在宇宙中傳播還是真的就消失了吶?如果真的消失了,又會是種什麼消失法吶?

    其實我們可以換個思路,我們稍微運用量子力學的基礎知識這個問題自然就迎刃而解了,並沒有那麼複雜。

    什麼是光?

    在我們上面問題的時候,我們先來簡單瞭解一下究竟什麼是光吧。我們要回到2000年前的古希臘說起。

    最早對光的認知,在古希臘,被稱為“幾何之父”的歐及裡得出版了自己所著作的《光學》。他設想光是沿直線傳播的,並且用極簡單的數學方式闡述了光的反射定律。但是歐幾里得卻犯了一個極其幼稚的錯誤,他不能理解為什麼只要眨一下眼就能看見星星,除非眼睛發出的光速度極快,抵達星星後再反射回到眼中。這種常識性錯誤很多人在兒時都犯過,眼睛並不會發光,眼睛也沒有速度,這是光線傳到眼睛的結果(此時不存在光的本質一說,能發現光沿直線傳播就已經很不錯了)

    直到20世紀初,我們才透過科學真正的瞭解了光的本質並得到了證實。

    首先我們要知道原子核外存在著電子,而電子在核外排布是按照能級分佈的。(下圖)

    我們把處於距離原子核近的低能階電子軌道標識為E1,距離原子核遠的高能階電子軌道處於E2。

    電子不管是從E1到E2,還是從E2到E1都是躍遷(躍遷和移動要分開理解,電子月球並不存在移動的連續性,電子月球類似一種空間上的跳躍)

    電子躍遷的過程中都會存在能量的吸收或釋放,而這種能量就是光子,光子就是光量子,是能量的載體。

    這其中因為從E2到E1的過程就是分立的,這種分立值就光子的能量。這也就是為什麼量子力學中說“光量子不可再分”的原因

    光子的能量Hν=E2-E1。因為光子從E2到E1並不存在延續性的過程,所以E2與E1之間就是不可再分值數。

    我們平時看到的光就是來自電子躍遷所釋放出的光子。

    光子躍遷的兩種行為

    1.受激輻射

    我們生活中的手電筒就是個活生生的例子。

    正常情況下原子核外的電子都是處於一個基礎狀態上,而這種狀態並不會發生高能量變化躍遷行為。如果想讓我們的手電筒亮起來我們則需要藉助外部能量去吸引電子進行高能躍遷,同時釋放出大量光子。而處於巨觀世界的k我們就會看到手電筒亮起來了。

    排除手電筒我們在白天看到的一切都是基於受激輻射而來。宇宙中萬物皆由原子構成,我們的母恆星太陽釋放出的光子照射在地球上,原子核外的基態電子吸收太Sunny後進行躍遷到高能階段並釋放出光子。一樣的道理

    2.自發輻射

    而自發輻射恰恰相反。我們要先知道在宇宙中任何超過絕對零度的溫度都在輻射電磁波,而在宇宙之中其實並沒有真正的絕對零度區域的存在,所以宇宙萬物都在輻射電磁波。

    而光子其實也是電磁波,它處於原子內部,高能階段的電子總躍遷到低能階段並釋放光子。

    不過由於低能釋放出的光子能量都很低所以我們如果不適用特殊裝置根本看不見這種光。

    那麼一束光的命運究竟是什麼?

    綜上所述,如果一個手電筒對著天空射出一道光在關閉手電筒,其實這個光並不會消失而是會永遠在宇宙中流浪,只不過是我們無法看見而已。當然我們要先排除碰到黑洞這種超級天體或者是一些普通天體。

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