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1 # 快樂人生168025476
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2 # 維度開拓者
這個問題的關鍵是要說明光是什麼,光其實電磁波,是一個波長的量子波,並非什麼實物粒子。哪為什麼會有光子的說法呢?是因為一些物理理論為了契合他們的理論,把光這個電磁波歸為粒子,比如量子場理論、粒子物理標準模型等等,有了光子的說法這些理論就自圓其說了,在這些理論裡忽略了光的本質、內在波動性,只考慮其動量和能量。正是因為這個問題這些理論都存在其不完備性,無法統一和解釋宇宙中最關鍵的力——引力。
言歸正題,光是電磁波一直是波,是特殊的量子波(因此有時候會表現出有粒子的性質),波的傳播必須要介質,而光傳播的介質是真空介質,最早真空介質被稱為“以太”。後來被邁克爾遜-莫雷實驗”否定“。以太說認為以太是光媒介質,那麼地球在以太中運動,在地球上各個方向的光速與地球運動應該符合伽利略變換,即C+V和C-V。邁克爾遜-莫雷實驗正是測量C+V和C-V中的V,得到結果為零。這一結果讓當時的科學家不解,後來被愛因斯坦的狹義相對論所解釋,時間和空間是一體的,時間並非獨立於空間存在。現在的量子場理論,又將以太請了回來!
光是量子波是愛因斯坦在解釋“光電效應"時提出的,愛因斯坦因此獲得了諾貝爾獎。他用E=hν,h是普朗克常數,ν是光的頻率,解釋了“光電效應"。每一個光量子波的能量是頻率的普朗克常數倍數。光的傳播速度c=λν,λ為光的波長,ν是光的頻率。麥克斯韋方程推導的光速為c=1/(εμ)^0.5,ε和μ分別是真空介質的磁導率和介電常數。所以光的傳播速度和它具有的能量沒有關係,只和它的傳播介質有關,光在介質中傳播如果沒有其他物質阻擋會一直傳播下去。
如果把光看作是粒子,那麼粒子運動需要給它初始的動量,動量的大小會與速度有關,而光又沒有靜止的質量,就無法解釋通這個問題了。
另一個問題,光被吸收是轉化為能量或動量,如光電效應、康普頓效應等。光如果沒吸收,如光子相互碰撞,就有可能轉變為其他物質,如正負電子對。
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光是波粒二相性的一種能量,即不同頻率,不同波長的電磁輻射,光子是光能量子化的最小單位,根據愛因斯坦狹意相對論光子應該是沒有質量的因為光子(電磁波)在真空中傳播速度是三十萬千米/秒,光能量來源於光源,例如太陽向宇宙中輻射的從伽瑪射線直到紅外線(從高頻到低頻)的波長不同的可見不可見的光,能量來源是太陽強大的核聚變,日常生活中照明的燈光,能量來源是電能,可燃物燃燒發光,能量來源是化學能。至於光照射在物體表面多數都是光能轉化成物體的內能使物體表面溫度升高,光照在光電池板面上光能轉變成電能,光照在綠色植物的葉子上進行光合作用利用水,二氧化碳製造有機物,光能就轉換成生物化學能,光能在宇宙中不會無聲無息的消失它總是以不同的電磁波的形式存在不斷的傳向浩瀚的遙遠的未來。