一束光的一生, 它去了哪裡? 答案顛覆認知

我們生活在一個充滿著光的世界,周圍五彩繽紛的一切帶給我們無限的美好,而這都得益於光的傳播,我們知道這個世界上的物體有些可以發光,比如太陽、電燈,手電筒,有些不發光,比如鮮花,河流,山川,但即使是不發光的物體,也因為可以反射光而被我們的眼睛感知到,那麼你考慮過一束光的一生嗎?它從哪裡出生,最終又去了哪裡?

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對於光的研究自古便有,我國的墨子就曾經在2500多年前進行了世界上第1個小孔成像實驗,並從中得出結論:光是沿著直線傳播的。但是古人雖然知道光的傳播路徑,卻不知道光的形成原理,也就是光的本質,光究竟是什麼?

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要想解釋光的本質,還要從2000年前說起,當時有一個羅馬人叫盧克萊修,他信奉原子論,並基於這種理論提出了光是一種極小的微粒,後來伽桑狄提出光的粒子說,而著名的物理學家牛頓繼承了伽桑狄的這一學說,而與牛頓處在同一時代的惠更斯則認為光是一種波,到了17世紀的時候,光的粒子學說和波動學說成為兩種並存且互不相讓的學說,直到1925年,德布羅意將兩種理論相結合,提出了光具有波粒二象性,他認為光既是波又是粒子,而到了現代,隨著量子物理學的蓬勃發展,科學家普遍認可光的本質是光子,且具有波粒二相性。

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那麼光是如何產生的呢?

我們知道,物質是由分子組成的,而分子由原子構成,如果把原子放大到足夠大小,你可以看見它是由一個原子核和許多圍繞原子核旋轉的電子構成的,這些圍繞著原子核做高速旋轉的電子像雲霧一樣環繞著原子核,因此又被稱為電子雲。

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而電子雲的運行軌跡根據距離原子核的遠近,分為低能階軌道和高能階軌道,離原子核較近的電子處於低能階軌道,而離原子核較遠的電子處於高能階電子軌道。根據能量守恆定律,電子要想從低能階軌道躍遷到高能階軌道,需要吸收能量,比如說手電筒,在打開的那一瞬間,其實就是通過電池發電給燈絲提供能量,使燈絲的低能階電子能夠躍遷到高能階。

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而之所以管這種運動叫躍遷,是因為電子的這種軌道的轉移是瞬間完成的,你可以理解為“瞬移”或“閃現”,其實電子躍遷到高能階軌道後並不穩定,很快就會回到低能階軌道,它就會把身上多餘的能量釋放出來,於是,光子誕生了,這也是為什麼太陽光照射到物體上,我們的眼睛可以看到物體的原因。太陽光在經過了物體的表面之後,使物體表面的電子產生躍遷,由此激發出來的光子已經不是原來的那些光子了,這些光子在我們眼睛的視網膜上成像,而我們的眼睛看見的就是這種經過了反射的光。物體之所以會呈現出不同的顏色,是因為光子頻率的改變,導致光子攜帶了不同的顏色信息。其實所有的物體都是會發光的,只是我們人的眼睛無法感知而已,而紅外線可以幫助我們感知到這些我們看不見得光。

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那麼一束光發出後,最終會走向哪裡呢?它的命運又如何呢?

如果一束光在發出後,遇見了其他物質就會面臨被吸收或者釋放的命運,而如果光在真空中傳播的話,那麼它就會永遠的傳播下去,永不停息,而光子本身是永遠也不會消失的,它只會被原子吸收,釋放,再吸收,再釋放……這就是光的一生。



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