光屬于電磁波,光具有波粒二象性,這是現(xiàn)代物理學(xué)的解答[有興趣可參考高中物理第3冊],其是一種波,又是一種粒子!
以下屬引用:
波粒二象性
波粒二象性是指一切物質(zhì)同時具備波的特質(zhì)及粒子的特質(zhì)。波粒二象性是量子力學(xué)中的一個重要概念。
在經(jīng)典力學(xué)中,研究對象總是被明確區(qū)分為兩類:波和粒子。前者的典型例子是光,后者則組成了我們常說的“物質(zhì)”。1905年,愛因斯坦提出了光電效應(yīng)的光量子解釋,人們開始意識到光波同時具有波和粒氣體子的雙重性質(zhì)。1924年,德布羅意提出“物質(zhì)波”假說,認(rèn)為和光一樣,一切物質(zhì)都具有波粒二象性。根據(jù)這一假說,電子也會具有干涉和衍射等波動現(xiàn)象,這被后來的電子衍射試驗所證實。
“波”和“粒子”的數(shù)學(xué)關(guān)系
物質(zhì)的粒子性由能量 E 和動量 p 刻劃,波的特征則由頻率 ν 和波長 λ 表達,這兩組物理量由普朗克常數(shù) h 所聯(lián)系。
歷史
在十九世紀(jì)末,日臻成熟的原子理論逐漸盛行,根據(jù)原子理論的看法,物質(zhì)都是由微小的粒子——原子構(gòu)成。比如原本被認(rèn)為是一種流體的電,由湯普孫的陰極射線實驗證明是由被稱為電子的粒子所組成。因此,人們認(rèn)為大多數(shù)的物質(zhì)是由粒子所組成。而與此同時,波被認(rèn)為是物質(zhì)的另一種存在方式。波動理論已經(jīng)被相當(dāng)深入地研究,包括干涉和衍射等現(xiàn)象。由于光在托馬斯&midDOt;楊的雙縫干涉實驗中,以及夫瑯和費衍射中所展現(xiàn)的特性,明顯地說明它是一種波動。
不過在二十世紀(jì)來臨之時,這個觀點面臨了一些挑戰(zhàn)。1905年由阿爾伯特·愛因斯坦研究的光電效應(yīng)展示了光粒子性的一面。隨后,電子衍射被預(yù)言和證實了。這又展現(xiàn)了原來被認(rèn)為是粒子的電子波動性的一面。都不是光是一種人類眼睛可以見的電磁波(可見光譜)。在科學(xué)上的定義,光有時候是指所有的電磁波譜。光是由一種稱為光子的基本粒子組成。具有粒子性與波動性,或稱為波粒二象性[1]。光可以在真空、空氣、水等透明的物質(zhì)中傳播。
光的速度:光在真空中的速度為每秒30萬千米(精確點就是c=299792458m/s)。,
極光 人類肉眼所能看到的可見光只是整個電磁波譜的一部分。電磁波之可見光譜范圍大約為390~760nm(10-9m),
光分為人造光和自然光。
光源分冷光源和熱光源;
光源:自身能夠發(fā)光的物體稱為光源。
冷光源:指發(fā)光不發(fā)熱(或發(fā)很低溫度的熱)。如螢火蟲等;
熱光源:指發(fā)光發(fā)熱(必須是發(fā)高溫度的熱)。如太陽等;
有實驗證明光就是電磁輻射,這部分電磁波的波長范圍約在紅光的0.77微米到紫光的0.39微米之間。波長在0.77微米以上到1000微米左右的電磁波稱為“紅外線”。在0.39微米以下到0.04微米左右的稱“紫外線”。紅外線和紫外線不能引起視覺,但可以用光學(xué)儀器或攝影方法去量度和探測這種發(fā)光物體的存在。所以在光學(xué)中光的概念也可以延伸到紅外線和紫外線領(lǐng)域,甚至X射線均被認(rèn)為是光,而可見光的光譜只是電磁光譜中的一部分。
光具有波粒二象性,即既可把光看作是一種頻率很高的電磁波,也可把光看成是一個粒子,即光量子,簡稱光子。
光速取代了保存在巴黎國際計量局的鉑制米原器被選作定義“米”的標(biāo)準(zhǔn),并且約定光速嚴(yán)格等于299,792,458米/秒,此數(shù)值與當(dāng)時的米的定義和秒的定義一致。后來,隨著實驗精度的不斷提高,光速的數(shù)值有所改變,米被定義為1/299,792,458秒內(nèi)光通過的路程,光速用“c”來表示。
光是地球生命的來源之一。光是人類生活的依據(jù)。光是人類認(rèn)識外部世界的工具。光是信息的理想載體或傳播媒質(zhì)。
據(jù)統(tǒng)計,人類感官收到外部世界的總信息中,至少90%以上通過眼睛……
當(dāng)一束光投射到物體上時,會發(fā)生反射、折射、干涉以及衍射等現(xiàn)象。
光線在均勻同等介質(zhì)中沿直線傳播。
光波,包括紅外線,它們的波長比微波更短,頻率更高,因此,從電通信中的微波通信向光通信方向發(fā)展,是一種自然的也是一種必然的趨勢。
普通光:一般情況下,光由許多光子組成,在熒光(普通的太陽光、燈光、燭光等)中,光子與光子之間,毫無關(guān)聯(lián),即波長不一樣、相位不一樣,偏振方向不一樣、傳播方向不一樣,就象是一支無組織、無紀(jì)律的光子部隊,各光子都是散兵游勇,不能做到行動一致。
光反射時,反射角等于入射角,在同一平面,位于法線兩邊,且光路可逆行。
光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)中,會產(chǎn)生折射。如果射入的介質(zhì)密度大于原本光線所在介質(zhì)密度,則折射角小于入射角。反之,若小于,則折射角大于入射角。但入射角為0,則無論如何,折射角為零,不產(chǎn)生折射。但光折射還在同種不均勻介質(zhì)中產(chǎn)生,理論上可以從一個方向射入不產(chǎn)生折射,但因為分不清界線且一般分好幾個層次又不是平面,故無論如何看都會產(chǎn)生折射。如從在岸上看平靜的湖水的底部屬于第一種折射,但看見海市蜃樓屬于第二種折射。凸透鏡凹透鏡這兩種常見鏡片所產(chǎn)生效果就是因為第一種折射。
激光——光學(xué)的新天地
激光光束中,所有光子都是相互關(guān)聯(lián)的,即它們的頻率(或波長)一致、相位一致、偏振方向一致、傳播方向一致。激光就好像是一支紀(jì)律嚴(yán)明的光子部隊,行動一致,因而有著極強的戰(zhàn)斗力。這就是為什么許多事情激光能做,而陽光、燈光、燭光不能做的主要原因。
光的種類
光源可以分為三種。
第一種是熱效應(yīng)產(chǎn)生的光,太陽光就是很好的例子,此外蠟燭等物品也都一樣,此類光隨著溫度的變化會改變顏色。
第二種是原子發(fā)光,熒光燈燈管內(nèi)壁涂抹的熒光物質(zhì)被電磁波能量激發(fā)而產(chǎn)生光,此外霓虹燈的原理也是一樣。原子發(fā)光具有獨自的基本色彩,所以彩色拍攝時我們需要進行相應(yīng)的補正。
第三種是synchrotron發(fā)光,同時攜帶有強大的能量,原子爐發(fā)的光就是這種,但是我們在日常生活中幾乎沒有接觸到這種光的機會,所以記住前兩種就足夠了。
光的色散
復(fù)色光分解為單色光的現(xiàn)象叫光的色散.牛頓在1666年最先利用三棱鏡觀察到光的色散,把白光分解為彩色光帶(光譜).色散現(xiàn)象說明光在媒質(zhì)中的速度(或折射率n=c/v)隨光的頻率而變.光的色散可以用三棱鏡,衍射光柵,干涉儀等來實現(xiàn).
白光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等各種色光組成的叫做復(fù)色光。紅、橙、黃、綠等色光叫做單色光。
色散:復(fù)色光分解為單色光而形成光譜的現(xiàn)象叫做光的色散。色散可以利用棱鏡或光柵等作為“色散系統(tǒng)”的儀器來實現(xiàn)。復(fù)色光進入棱鏡后,由于它對各種頻率的光具有不同折射率,各種色光的傳播方向有不同程度的偏折,因而在離開棱鏡時就各自分散,形成光譜。
dispersion of light
介質(zhì)折射率隨光波頻率或真空中的波長而變的現(xiàn)象。當(dāng)復(fù)色光在介質(zhì)界面上折射時,介質(zhì)對不同波長的光有不同的折射率,各色光因折射角不同而彼此分離。1672年,牛頓利用三棱鏡將太陽光分解成彩色光帶,這是人們首次作的色散實驗。通常用介質(zhì)的折射率n或色散率dn/dλ與波長λ的關(guān)系來描述色散規(guī)律。任何介質(zhì)的色散均可分正常色散和反常色散兩種。
復(fù)色光分解為單色光而形成光譜的現(xiàn)象.讓一束白光射到玻璃棱鏡上,光線經(jīng)過棱鏡折射以后就在另一側(cè)面的白紙屏上形成一條彩色的光帶,其顏色的排列是靠近棱鏡頂角端是紅色,靠近底邊的一端是紫色,中間依次是橙黃綠藍靛,這樣的光帶叫光譜.光譜中每一種色光不能再分解出其他色光,稱它為單色光.由單色光混合而成的光叫復(fù)色光.自然界中的太陽光、白熾電燈和日光燈發(fā)出的光都是復(fù)色光.在光照到污染源和廠界環(huán)境稽查物體上時,一部分光被物體反射,一部分光被物體吸收。如果物體是透明的,還有一部分透過物體。不同物體,對不同顏色的反射、吸收和透過的情況不同,因此呈現(xiàn)不同的色彩。
光的實質(zhì):原子核外電子得到能量 躍遷到更高的軌道上 這個軌道不穩(wěn)定 還要躍遷回來 躍遷回來釋放出的就是一個光子 就是以光的形式向外發(fā)出能量 躍遷的能級不同 釋放出來的能量不同 光子的波長就不同 光的顏色就不一樣了
光到底是什么?是一個值得研究,和必需研究的問題。當(dāng)今物理學(xué)院就已經(jīng)又達到了一個瓶頸,即相對論與量子論的沖突,光的本質(zhì)是基本微粒還是行聲音一樣的波(若是波又在什么介質(zhì)中傳播)對未來研究具有指導(dǎo)性作用。
以下屬引用:
波粒二象性
波粒二象性是指一切物質(zhì)同時具備波的特質(zhì)及粒子的特質(zhì)。波粒二象性是量子力學(xué)中的一個重要概念。
在經(jīng)典力學(xué)中,研究對象總是被明確區(qū)分為兩類:波和粒子。前者的典型例子是光,后者則組成了我們常說的“物質(zhì)”。1905年,愛因斯坦提出了光電效應(yīng)的光量子解釋,人們開始意識到光波同時具有波和粒氣體子的雙重性質(zhì)。1924年,德布羅意提出“物質(zhì)波”假說,認(rèn)為和光一樣,一切物質(zhì)都具有波粒二象性。根據(jù)這一假說,電子也會具有干涉和衍射等波動現(xiàn)象,這被后來的電子衍射試驗所證實。
“波”和“粒子”的數(shù)學(xué)關(guān)系
物質(zhì)的粒子性由能量 E 和動量 p 刻劃,波的特征則由頻率 ν 和波長 λ 表達,這兩組物理量由普朗克常數(shù) h 所聯(lián)系。
歷史
在十九世紀(jì)末,日臻成熟的原子理論逐漸盛行,根據(jù)原子理論的看法,物質(zhì)都是由微小的粒子——原子構(gòu)成。比如原本被認(rèn)為是一種流體的電,由湯普孫的陰極射線實驗證明是由被稱為電子的粒子所組成。因此,人們認(rèn)為大多數(shù)的物質(zhì)是由粒子所組成。而與此同時,波被認(rèn)為是物質(zhì)的另一種存在方式。波動理論已經(jīng)被相當(dāng)深入地研究,包括干涉和衍射等現(xiàn)象。由于光在托馬斯&midDOt;楊的雙縫干涉實驗中,以及夫瑯和費衍射中所展現(xiàn)的特性,明顯地說明它是一種波動。
不過在二十世紀(jì)來臨之時,這個觀點面臨了一些挑戰(zhàn)。1905年由阿爾伯特·愛因斯坦研究的光電效應(yīng)展示了光粒子性的一面。隨后,電子衍射被預(yù)言和證實了。這又展現(xiàn)了原來被認(rèn)為是粒子的電子波動性的一面。都不是光是一種人類眼睛可以見的電磁波(可見光譜)。在科學(xué)上的定義,光有時候是指所有的電磁波譜。光是由一種稱為光子的基本粒子組成。具有粒子性與波動性,或稱為波粒二象性[1]。光可以在真空、空氣、水等透明的物質(zhì)中傳播。
光的速度:光在真空中的速度為每秒30萬千米(精確點就是c=299792458m/s)。,
極光 人類肉眼所能看到的可見光只是整個電磁波譜的一部分。電磁波之可見光譜范圍大約為390~760nm(10-9m),
光分為人造光和自然光。
光源分冷光源和熱光源;
光源:自身能夠發(fā)光的物體稱為光源。
冷光源:指發(fā)光不發(fā)熱(或發(fā)很低溫度的熱)。如螢火蟲等;
熱光源:指發(fā)光發(fā)熱(必須是發(fā)高溫度的熱)。如太陽等;
有實驗證明光就是電磁輻射,這部分電磁波的波長范圍約在紅光的0.77微米到紫光的0.39微米之間。波長在0.77微米以上到1000微米左右的電磁波稱為“紅外線”。在0.39微米以下到0.04微米左右的稱“紫外線”。紅外線和紫外線不能引起視覺,但可以用光學(xué)儀器或攝影方法去量度和探測這種發(fā)光物體的存在。所以在光學(xué)中光的概念也可以延伸到紅外線和紫外線領(lǐng)域,甚至X射線均被認(rèn)為是光,而可見光的光譜只是電磁光譜中的一部分。
光具有波粒二象性,即既可把光看作是一種頻率很高的電磁波,也可把光看成是一個粒子,即光量子,簡稱光子。
光速取代了保存在巴黎國際計量局的鉑制米原器被選作定義“米”的標(biāo)準(zhǔn),并且約定光速嚴(yán)格等于299,792,458米/秒,此數(shù)值與當(dāng)時的米的定義和秒的定義一致。后來,隨著實驗精度的不斷提高,光速的數(shù)值有所改變,米被定義為1/299,792,458秒內(nèi)光通過的路程,光速用“c”來表示。
光是地球生命的來源之一。光是人類生活的依據(jù)。光是人類認(rèn)識外部世界的工具。光是信息的理想載體或傳播媒質(zhì)。
據(jù)統(tǒng)計,人類感官收到外部世界的總信息中,至少90%以上通過眼睛……
當(dāng)一束光投射到物體上時,會發(fā)生反射、折射、干涉以及衍射等現(xiàn)象。
光線在均勻同等介質(zhì)中沿直線傳播。
光波,包括紅外線,它們的波長比微波更短,頻率更高,因此,從電通信中的微波通信向光通信方向發(fā)展,是一種自然的也是一種必然的趨勢。
普通光:一般情況下,光由許多光子組成,在熒光(普通的太陽光、燈光、燭光等)中,光子與光子之間,毫無關(guān)聯(lián),即波長不一樣、相位不一樣,偏振方向不一樣、傳播方向不一樣,就象是一支無組織、無紀(jì)律的光子部隊,各光子都是散兵游勇,不能做到行動一致。
光反射時,反射角等于入射角,在同一平面,位于法線兩邊,且光路可逆行。
光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)中,會產(chǎn)生折射。如果射入的介質(zhì)密度大于原本光線所在介質(zhì)密度,則折射角小于入射角。反之,若小于,則折射角大于入射角。但入射角為0,則無論如何,折射角為零,不產(chǎn)生折射。但光折射還在同種不均勻介質(zhì)中產(chǎn)生,理論上可以從一個方向射入不產(chǎn)生折射,但因為分不清界線且一般分好幾個層次又不是平面,故無論如何看都會產(chǎn)生折射。如從在岸上看平靜的湖水的底部屬于第一種折射,但看見海市蜃樓屬于第二種折射。凸透鏡凹透鏡這兩種常見鏡片所產(chǎn)生效果就是因為第一種折射。
激光——光學(xué)的新天地
激光光束中,所有光子都是相互關(guān)聯(lián)的,即它們的頻率(或波長)一致、相位一致、偏振方向一致、傳播方向一致。激光就好像是一支紀(jì)律嚴(yán)明的光子部隊,行動一致,因而有著極強的戰(zhàn)斗力。這就是為什么許多事情激光能做,而陽光、燈光、燭光不能做的主要原因。
光的種類
光源可以分為三種。
第一種是熱效應(yīng)產(chǎn)生的光,太陽光就是很好的例子,此外蠟燭等物品也都一樣,此類光隨著溫度的變化會改變顏色。
第二種是原子發(fā)光,熒光燈燈管內(nèi)壁涂抹的熒光物質(zhì)被電磁波能量激發(fā)而產(chǎn)生光,此外霓虹燈的原理也是一樣。原子發(fā)光具有獨自的基本色彩,所以彩色拍攝時我們需要進行相應(yīng)的補正。
第三種是synchrotron發(fā)光,同時攜帶有強大的能量,原子爐發(fā)的光就是這種,但是我們在日常生活中幾乎沒有接觸到這種光的機會,所以記住前兩種就足夠了。
光的色散
復(fù)色光分解為單色光的現(xiàn)象叫光的色散.牛頓在1666年最先利用三棱鏡觀察到光的色散,把白光分解為彩色光帶(光譜).色散現(xiàn)象說明光在媒質(zhì)中的速度(或折射率n=c/v)隨光的頻率而變.光的色散可以用三棱鏡,衍射光柵,干涉儀等來實現(xiàn).
白光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等各種色光組成的叫做復(fù)色光。紅、橙、黃、綠等色光叫做單色光。
色散:復(fù)色光分解為單色光而形成光譜的現(xiàn)象叫做光的色散。色散可以利用棱鏡或光柵等作為“色散系統(tǒng)”的儀器來實現(xiàn)。復(fù)色光進入棱鏡后,由于它對各種頻率的光具有不同折射率,各種色光的傳播方向有不同程度的偏折,因而在離開棱鏡時就各自分散,形成光譜。
dispersion of light
介質(zhì)折射率隨光波頻率或真空中的波長而變的現(xiàn)象。當(dāng)復(fù)色光在介質(zhì)界面上折射時,介質(zhì)對不同波長的光有不同的折射率,各色光因折射角不同而彼此分離。1672年,牛頓利用三棱鏡將太陽光分解成彩色光帶,這是人們首次作的色散實驗。通常用介質(zhì)的折射率n或色散率dn/dλ與波長λ的關(guān)系來描述色散規(guī)律。任何介質(zhì)的色散均可分正常色散和反常色散兩種。
復(fù)色光分解為單色光而形成光譜的現(xiàn)象.讓一束白光射到玻璃棱鏡上,光線經(jīng)過棱鏡折射以后就在另一側(cè)面的白紙屏上形成一條彩色的光帶,其顏色的排列是靠近棱鏡頂角端是紅色,靠近底邊的一端是紫色,中間依次是橙黃綠藍靛,這樣的光帶叫光譜.光譜中每一種色光不能再分解出其他色光,稱它為單色光.由單色光混合而成的光叫復(fù)色光.自然界中的太陽光、白熾電燈和日光燈發(fā)出的光都是復(fù)色光.在光照到污染源和廠界環(huán)境稽查物體上時,一部分光被物體反射,一部分光被物體吸收。如果物體是透明的,還有一部分透過物體。不同物體,對不同顏色的反射、吸收和透過的情況不同,因此呈現(xiàn)不同的色彩。
光的實質(zhì):原子核外電子得到能量 躍遷到更高的軌道上 這個軌道不穩(wěn)定 還要躍遷回來 躍遷回來釋放出的就是一個光子 就是以光的形式向外發(fā)出能量 躍遷的能級不同 釋放出來的能量不同 光子的波長就不同 光的顏色就不一樣了
光到底是什么?是一個值得研究,和必需研究的問題。當(dāng)今物理學(xué)院就已經(jīng)又達到了一個瓶頸,即相對論與量子論的沖突,光的本質(zhì)是基本微粒還是行聲音一樣的波(若是波又在什么介質(zhì)中傳播)對未來研究具有指導(dǎo)性作用。
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