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照亮人類世界的光的本質是什麼?書中的電磁波是雙胞胎嗎?

作者:天文線上

對于人類來說,光首先是一種照亮世界的奇妙現象,它使一切出現在我們的眼睛裡。當我們失去光明時會發生什麼?自從人類睜開眼睛觀察世界以來,太陽就被尊為光之神,生命和安全的源泉。那麼理性懷疑的出現,讓我們開始思考光現象的本質。那麼,什麼是光呢?

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光是物質産生的一種能量形式。要了解它是如何産生的,我們必須首先研究物質的組成,即原子。

原子有點像蜂巢,被大群蜜蜂包圍:蜂巢對應于原子核,而大群蜜蜂代表原子核周圍的電子雲。

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然而,原子核和電子具有特殊性質:它們都是帶電的。更重要的是,它們承載着相反的電荷。我們将原子核攜帶的電荷稱為"正"電荷,而電子則攜帶相反的電荷或"負"電荷。在原子粒子的世界裡,對立面互相吸吮;

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此外,蜜蜂和電子之間還有一個重要的差別:蜜蜂可以在蜂巢周圍自由飛行,但不能在電子周圍飛行;

雖然電子不能随心所欲地選擇它們在原子核周圍的位置,但它們可以通過改變軌道來調整它們與原子核的距離。要做到這一點,電子需要改變它們的能量,以比對即将前進的軌道能量。

例如,如果電子從遠離原子核的軌道進入更靠近原子核的軌道,它們需要釋放一些能量。釋放的能量具有帶電的成分,并且像所有帶負電荷的物質一樣,這種能量是磁性的。電子以稱為光子的小"能量包"的形式從其多餘的能量中釋放出來。

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光子是沒有品質并且移動非常快的能量粒子。奇怪的是,移動的光子與物質以與波相同的形式互相作用,類似于水面上的波。也因為這種波既是帶電的又是磁性的,是以我們稱之為"電磁波"。

衆所周知,光子和電磁波在某種意義上是同義詞。在日常語言中,它們有一個共同的名字:光。但實際上,光子實際上是一個"光粒子",而電磁波是一個"光波"。

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光最着名的定義是産生視覺感覺的實體現象。實體研究表明,僅電磁波在真空中的波長就約為550納米,上下漂浮約三分之一。通過環境适應效應,這些不準确性限制随物種而變化,并且對應于地球表面具有最高太陽輻射照明的電磁波譜區域。

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光的研究被稱為光學。由于光的傳播規律與其他電磁輻射的傳播規律大緻相同,更不用說它們的波長接近可見光譜,是以光學研究經常擴充到包括紅外和紫外線範圍内的其他電磁波。這就是為什麼我們有時使用術語可見光來避免在談論黑光,紫外線和紅外光時産生歧義。光,包括看不見的輻射,将太陽的大部分能量帶到地球表面,并利用葉綠素光合作用來再生氧氣,以維持自然環境的平衡。

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對于人類來說,光不僅對視力至關重要,也是幸福和社會生活的重要組成部分。照明既是藝術又是工業,受制于法律标準,生理光學更注重人體對光的感覺,光學測量電磁輻射的實體測量和人類的視覺,色彩性與色彩的感覺有關。

光具有非常強烈的象徵意義:它允許我們在觸摸物體之前感覺它們,並且在所有人類文明中,它都被認為與知識密切相關。

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BY: 天文加拿大

FY: 蕭伯納

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