一束光的一生, 它去了哪里? 答案颠覆认知

我们生活在一个充满着光的世界,周围五彩缤纷的一切带给我们无限的美好,而这都得益于光的传播,我们知道这个世界上的物体有些可以发光,比如太阳、电灯,手电筒,有些不发光,比如鲜花,河流,山川,但即使是不发光的物体,也因为可以反射光而被我们的眼睛感知到,那么你考虑过一束光的一生吗?它从哪里出生,最终又去了哪里?

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对于光的研究自古便有,我国的墨子就曾经在2500多年前进行了世界上第1个小孔成像实验,并从中得出结论:光是沿着直线传播的。但是古人虽然知道光的传播路径,却不知道光的形成原理,也就是光的本质,光究竟是什么?

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要想解释光的本质,还要从2000年前说起,当时有一个罗马人叫卢克莱修,他信奉原子论,并基于这种理论提出了光是一种极小的微粒,后来伽桑狄提出光的粒子说,而著名的物理学家牛顿继承了伽桑狄的这一学说,而与牛顿处在同一时代的惠更斯则认为光是一种波,到了17世纪的时候,光的粒子学说和波动学说成为两种并存且互不相让的学说,直到1925年,德布罗意将两种理论相结合,提出了光具有波粒二象性,他认为光既是波又是粒子,而到了现代,随着量子物理学的蓬勃发展,科学家普遍认可光的本质是光子,且具有波粒二相性。

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那么光是如何产生的呢?

我们知道,物质是由分子组成的,而分子由原子构成,如果把原子放大到足够大小,你可以看见它是由一个原子核和许多围绕原子核旋转的电子构成的,这些围绕着原子核做高速旋转的电子像云雾一样环绕着原子核,因此又被称为电子云。

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而电子云的运行轨迹根据距离原子核的远近,分为低能阶轨道和高能阶轨道,离原子核较近的电子处于低能阶轨道,而离原子核较远的电子处于高能阶电子轨道。根据能量守恒定律,电子要想从低能阶轨道跃迁到高能阶轨道,需要吸收能量,比如说手电筒,在打开的那一瞬间,其实就是通过电池发电给灯丝提供能量,使灯丝的低能阶电子能够跃迁到高能阶。

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而之所以管这种运动叫跃迁,是因为电子的这种轨道的转移是瞬间完成的,你可以理解为“瞬移”或“闪现”,其实电子跃迁到高能阶轨道后并不稳定,很快就会回到低能阶轨道,它就会把身上多余的能量释放出来,于是,光子诞生了,这也是为什么太阳光照射到物体上,我们的眼睛可以看到物体的原因。太阳光在经过了物体的表面之后,使物体表面的电子产生跃迁,由此激发出来的光子已经不是原来的那些光子了,这些光子在我们眼睛的视网膜上成像,而我们的眼睛看见的就是这种经过了反射的光。物体之所以会呈现出不同的颜色,是因为光子频率的改变,导致光子携带了不同的颜色信息。其实所有的物体都是会发光的,只是我们人的眼睛无法感知而已,而红外线可以帮助我们感知到这些我们看不见得光。

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那么一束光发出后,最终会走向哪里呢?它的命运又如何呢?

如果一束光在发出后,遇见了其他物质就会面临被吸收或者释放的命运,而如果光在真空中传播的话,那么它就会永远的传播下去,永不停息,而光子本身是永远也不会消失的,它只会被原子吸收,释放,再吸收,再释放……这就是光的一生。



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