光是一种粒子,它是如何产生并达到光速的?

长虫不是虫


光是一种粒子。这在解释光电效应中,已经被爱因斯坦在1905年证明过了。其因此获得了诺贝尔物理学奖。

此外,普朗克为了使能量是不连续的,从而避免紫外灾变,他在其新建的黑体辐射公式中,提出了一个量纲为粒子角动量的物理常数h。由此表明,在我们的宇宙中,存在着不可再分的最小粒子,该粒子就是量子。

所以,爱因斯坦将光子称为光量子。实际上,由于真空不空和物质不实,基态的量子构成了我们宇宙的物理背景,存在着宇宙微波背景辐射温度,其意味着基态量子具有无规(热)运动;而受到激发的量子,就是有向运动的光子;由数个高能光子形成的封闭体系,就是各种基本粒子,属于物质的范畴。

因此,光子是最为基本的粒子,其角动量就是普朗克常数h,其具体的数值约为6.623x10-27尔格秒。所以,光子与其他粒子一样,也具有一定的质量和体积。

与其他粒子的不同之处,在于光子是不可再分的最小粒子,而别的粒子都是由高能光子组合形成的封闭体系。

所以,光子的质量和体积都是非常小的,从而表现出了一些与其他的粒子所不同的特性。比如,光速最大,且具有相对于物理背景和其自身能量的不变性。

如果我们用人来类比的话,那么基态的量子就是普罗大众,他们构成了人类社会;而各种名人则是受到激发的量子,成为我们感应到的光子;至于家庭就是基本粒子,各种社会团体与组织就是原子和分子;而国家和民族则是各种宏观物质与天体。

既然光子是受到激发的量子,那么只要我们对作为物理背景的量子空间进行扰动,就会使空间量子获得能量,由原来的无规运动转变为有向运动,使光子具有了传播的动力。

这就好比我们平时的扇扇子或电风扇的叶片转动,可以产生风;当宏观物质快速震荡时,可以形成引力波;当微观的电子由高能态跃迁回基态时,可以激发单个的空间量子,产生光子。

至于光子之所以能够远距离的传播,是因为光子的体积很小,其与空间量子的碰撞💥几率是比较低的。

此外,由于光子的质量很小,而光子的能量远大于空间量子的能量,且其能量主要是相对于量子空间的势能。因此,即便是光子与空间量子发生碰撞,其损失的能量也是非常小的,而且主要是其势能的减少。

所以,光子的传播速度近似地具有不变性。即便是度量光子势能的物理参量——频率,也只有微小的变化。只有长距离的传播,光子的频率才会较为显著地降低。

这就是光子的耗散红移,其很好地解释了为什么在我们宇宙中,各种星系的光谱大都具有普遍红移的现象。

总之,光的本质是粒子,其运动的动力来自外界对光子的激发。光速的最大及其所具有的不变性,是因为光子的质量和体积最小。

这一方面,需要光子具有极大的速度来维持其相对于量子空间的势能;而另一方面,由于光子的势能远大于其动能,使其能量的变化以势能的增减为主,从而表现出光速的不变性。


淡漠乾坤


按照现代科学体系,我们应该说“光具有波粒二重性”,而不是“光既是粒子也是波”,光同时具有粒子和波的特性。粒子性,比如说光电效应;波动性,比如衍生和折射等。

那么,光到底是如何产生的呢?

简单说,通常我们见到的光是原子外层电子发生能级跃迁时产生的。当电子从高能级跃迁到低能级时,就可能会受到激发释放出光子。而如果电子吸收了光,就会从低能级跃迁到高能级。

事实上,光的本质是电磁波,也就是能量,电子在跃迁的过程中会发生吸收或者释放光子,也就是吸收或释放能量。

而能量与质量本质上是同一种东西。光,一生下来就是光速,并不需要任何过程达到光速,没有任何加速过程。因为光没有静质量,但不代表光没有质量,光有相对质量,也就是动质量,可以通过相关公式计算出来。

光没有静质量,它不可能“静止”下来,而且相对于任何参照系都是如此,即使相对于一艘同样光速飞行的飞船(假设可以做到),光的速度同样是光速,而不是零。

光速,本质上是四维时空结构的一种内在固有属性,并不是指“光的速度”,而光只是以光速飞行,同样以光速飞行的还有信息的传递,引力波的传递等!


宇宙探索


首先,光是一种粒子说法不严谨,事实是,当光子只有一个或少数时表现出粒子性,当光子多了又会表现出波的特性.光不是波,也不是粒子,就是电磁波,具有波粒二象性。

另外,光是由核外电子获得额外能量在能层之间跃迁产生,此点不作过多描述。

主要的问题:达到”这个词,让人感觉有一个加速的过程,从零逐渐增加,最后到光速。但是光不会“达到”光速,因为光的速度永远不会低于光速(这里说的是真空中,在介质里光速会降低,变成真空光速除以这种介质的折射率)。当然,也不会高于光速。

光的速度就是一个定值,——光速,大约每秒30万公里。这就是为什么“光速”是一个自然界的基本常数,而“你的速度”或者“一辆汽车的速度”不是自然界的基本常数,因为这些速度是可变的,而光速不变。

为什么你日常见到的物体速度会改变,会从零逐渐变化,而光却不会?因为这是狭义相对论决定的。

狭义相对论里,每一个物体都有一个“静质量”m0,就是它在静止时的质量,然后,当它运动起来时,质量会发生变化,——这是完全超越日常经验的,但却经过了无数实验证实!变成什么呢?

当速度为v时,“动质量”m = m0 / sqrt(1 - v^2/c^2),这里sqrt表示“开根号”,^2表示“平方”,c是光速。

当v很小时,v^2/c^2接近于0,1 - v^2/c^2接近于1,sqrt(1 - v^2/c^2)也接近于1,m接近于m0,也就是说,动质量跟静质量没有多少差别。多小算“很小”呢?你要考虑到光速是30万公里每秒,我们日常所见的速度跟它相比都差了好几个数量级。比如高铁列车,假设在以360公里每小时的运行(比最近要恢复的350还高一点),就是0.1公里每秒(一小时是3600秒),这个v只是c的300万分之一!在这个速度下,质量的变化只有几万亿分之一的量级,无法察觉。即使是以第一宇宙速度环绕地球的卫星,速度也不过是7.9公里每秒,虽然比高铁快多了,跟光速相比还是可以忽略不计。

但是当v接近光速时,动质量跟静质量的差别就显示出来了。例如v = c/2,这时你会算出m = 2/sqrt(3) m0 = 1.155 m0。如果v = 0.9 c,就有m = 2.294 m0。而如果v = 0.99 c呢?这时m = 7.089 m0。随着速度接近光速,动质量迅速地增大。

如果速度达到光速了,会怎么样呢?这个公式告诉你,动质量会变成无穷大。

但这实际上是不可能发生的事情!因为质量越大,要再加速,需要外界给它的能量就越多。到接近光速的时候,你给它天文数字的能量,也只能让它的速度增加一点点,仍然达不到光速。而你能提供的能量总是有限的。

因此,如果一个物体的静质量不为零,你就永远不可能把它加速到光速。

但是,还有另一种情况。如果一个物体的静质量为零呢?这时你会发现,如果它的速度低于光速,动质量就必然是0,因为m0 / sqrt(1 - v^2/c^2)这个分式中,分子为零,分母不为零。但这又是不可能发生的事。因为按照相对论的质能关系,E = m c^2,能量等于动质量乘以光速的平方,如果动质量为零,这个物体的能量就是零了,它怎么可能既在运动又能量为零呢?

所以,唯一合理的情况,就是这个物体的静质量为零,但动质量不为零。这种情况怎么可能出现?只能要求m0 / sqrt(1 - v^2/c^2)这个分式的分子分母都等于0,也就是说,v只能等于c。

因此,静质量为零的物体,只能以光速运动,速度不可能降到光速以下。

光是什么样的物体?就是这种静质量为零、动质量不为零、只能以光速运动的物体。


纵横交错兮天下之局


光是电磁波———能量。

电磁波的传播离不开金属态氢离子磁力矩的共振,具有波粒二相性。

磁场里高速流动的物质转化的金属态氢离子的磁力矩切割磁力线释放电磁波。

光速是金属态氢离子磁力矩的震荡;高速流动的是物质———太阳初级射线或激发态的粒子。






金童希瑞


光是一种粒孑,在自然界中处处都有,无处不在。它是自然界中的广泛存在的最普遍的一种其本粒孑,也是一种能量子,它即含有宇宙某处的信息,又含有能量。它的反粒孑就是它本身。当原子中的电子发生能级变化,比如,从第二轨道放出电孑,退回到第一轨道,或从第三轨道退回第二轨道,就要放出一个光孑。当大 量的原子都发生这种现象时,就会产生大量的光孑。当光孑通过真空时,人们是看不到的,所以,在月亮上看到的天空是黑的。但是,当大量光孑通过空气,就变成了可见光,所以,在地球上看天空是白色的。因为,光是由七种不同颜色(频率)的光组成的。一旦光孑从电孑中出来,l就会以光速在宇宙中运动,在宇宙中经过漫长漫长的路程,一部分光子又被宇宙中原孑吸收,光的频率变小,表现为红光。这就是我们看到天上的星星有的是红色的原因。还有更加遥远的星星我们是看不见的。因为.它距离我们实在是太遥远了,光在它经过的路上已经被吸收完了。


魏红喜


这样的问题说明了思维认知的局限。和一个星球怎么出现并漂浮太空不坠落?一样。

下面的表述不见得对,但是提供一个思路。

光就是一种光速的粒子。光速就是其生具特性。就像影子一样,遮挡光就有。不遮挡就没有。光就是光速,速度不够就不是光……


墨印2


光是一类粒子,它在真空运动的速度就是普适意义上的光速,这是基本特征。

这个问题要弄清光子是怎么产生的。光子一般是由于原子核外电子跃迁释放能量,而能量以光子的形式释放。光子因为有能量而获得质量,这个比例就是光速的平方,也即是著名的质能方程


熊猫叮当


世界上物体都会问外发射辐射波,当物体温度达到三四百度时就会发出可见光.只要离开本体,在空气或真空中发射速度只能是光速。


黄曾新


光的本质是电磁波,波的速度与电的速度相同.当然光也是一种粒子.即波粒二向性.


牙克石同心圆


光子不生不灭,只是状态转化。光束中的光子脱离电子束缚时的速度就是光速,并以光速惯性运动。并在空间运动时,被空间存在的混沌光子撞击产生了波动性的。


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