什么是光
阳光
你曾经害怕过黑暗吗?如果是这样,也难怪。人类是光的生物,在其整个历史中都经过深思熟虑,以避免夜晚的黑暗危险。光对人类至关重要,就像对地球上的所有生命一样。
但我们并不总是明白光是什么。是粒子还是波?为什么它发展得这么快?它是如何出现的?
让我们来看看其中的一些问题,并阐明光明!
什么是光曾几何时,我们对光有一个非常简单的概念:世界要么是光明的,要么是黑暗的,我们只需轻按墙上的开关即可改变它。但后来我们意识到光不仅仅是灯中的灯泡。
光在从它的源头太阳快速旅行后照射到我们的星球上。它以每秒30万公里的速度传播,所以我们现在看到的光在八分钟前离开了太阳。
但是,为什么光会走上这段旅程呢?
你可能知道,太阳是一个向各个方向喷出能量的聚变反应堆。而我们亲眼看到的只是这种能量的一小部分。
能量以波的形式传播 - 一种称为电磁能量的电和磁的振动模式。如果我们的眼睛能看到电和磁,我们就会看到一个方向的电波振动,一波磁力与它成直角振动,以及这两种波如何在空间中同步传播。
光是粒子还是波?数百年来,科学家们一直在争论光到底是波还是粒子。早在17世纪,艾萨克·牛顿就认为光是“微粒”或粒子的流。他的对手,荷兰人克里斯蒂安·惠更斯(Christian Huygens)有不同的看法,认为光是由波组成的。从那时起,围绕世界性质的争议直到今天都没有平息。
光的光子是粒子还是波?
在二十世纪,物理学家得出的结论是,光可以同时是粒子和波。他们的想法听起来很简单,但有一个复杂的名字——波粒二象性。
光从何而来?你可能知道能量不可能凭空而来,必须有什么东西来塑造它。宇宙中蕴含着巨大的能量,没有任何过程可以简单地创造或摧毁能量——它只会将能量的一部分变成另一部分。
这被称为能量守恒定律。由于光是能量过程的一部分,因此该定律也适用于光。
那么光是从哪里来的呢?是什么造就了它?
事实证明,一切都发生在原子内部。
原子是构成所有物质的微小粒子。在传统形式中,原子类似于太阳系——中心是一个质子,电子围绕旋转。
原子如何产生光原子如何产生光
想象一下,原子内部的电子是坐在虚拟梯子上的萤火虫。当一个原子出于某种原因开始吸收能量时,它的萤火虫开始爬楼梯到更高的台阶。但是楼梯并不像我们希望的那么稳定,当顶部的萤火虫摆动时,它可以落回之前的位置。同时,它返回它吸收的能量 - 发出量子光。
光的工作原理一旦你了解了原子如何吸收和释放能量,光的科学就有了有趣的新意义。例如,想想镜子。当你照镜子,看到你的倒影时,到底发生了什么?光线落在你的脸上,反射在镜子里。在镜子内部,银(或其他金属)原子捕获入射光能并被激发。这使得它们不稳定,所以它们会喷射出新的光子,这些光子从镜子返回给你。
或太阳能电池板(将阳光转化为电能的平板)。你有没有想过为什么他们总是黑色的?即使在明亮的阳光下?这是因为它们几乎吸收了所有落在它们身上的光。
如果太阳能电池板中的能量没有被反射,它会去哪里?细胞中的硅原子捕获阳光的能量,而不是产生新的光子,由于所谓的光电效应,开始产生电流。换句话说,入射的太阳能被转化为电能,而不是光。
结论科学与其他学科不同。它不像历史或艺术,道德和伦理。这是一种完全不同的理解和理解世界的方式。当我们研究光的科学时,我们意识到我们已经把世界的一部分翻了个底朝天。我们从内到外看世界,以完全不同的方式看待事物,并第一次理解为什么这一切都有意义。