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光,一個大家熟悉卻又陌生的物質,那它到底是什麼呢?

光是能量的一種形式

對于我們人類而言,光首先是一個可以照亮萬物并讓我們能夠看到世界的這樣一個神奇的存在。要是沒有它,我們還能夠做什麼呢?當人類睜開雙眼,看到所處的這個世界開始,人類就開始崇拜太陽,這位太陽之神,主宰着我們的生命和安全。當人類開始用理性思考,我們就開始探索光的物質基礎,是以,光到底是什麼東西呢?

光是由物質産生的一種能量。要想知道光是如何産生的,首先需要了解物質的基本組成,也就是原子。

光,一個大家熟悉卻又陌生的物質,那它到底是什麼呢?

一個原子,我們可以把它想象成是一個蜂窩,周邊呢,有成群的蜜蜂在環繞着它飛行。這個蜂窩就是原子核,而蜂群呢,就是圍繞着原子核的電子。

原子核和電子有着一個非常特殊的性質,他們帶電。并且,他們所帶的電荷是正好相反的。是以,人們把原子核所帶電荷成為正電荷,電子所帶的成為負電荷。在他們所處的這個微小世界裡,電性相反的電荷是互相吸引的。是以,在一個原子裡,他的原子核和電子們互相吸引。

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當然,原子裡的電子,和蜜蜂還是有很大不同的。蜜蜂呢,可以在蜂巢邊上随意亂飛,但是電子呢是絕對不可能這樣亂飛的,雖然他們都受到原子核的吸引,但他們隻能在某些軌道上運作,和原子核保持着非常精确的距離。科學家們把這些軌道成為原子軌道。

光,一個大家熟悉卻又陌生的物質,那它到底是什麼呢?

雖然電子在原子核外任意的地方出現,但它還是可以改變軌道,進而改變自己和原子核之間的距離。為此,它就需要改變自己所帶的能量,來和新的軌道适配。

比如,一顆電子如果要從距離原子核較遠的軌道轉移到距離原子核較近的軌道,它需要釋放一些能量出去。這些被釋放出來的能量,帶有電的屬性,此外,正如所有其它帶負電的物質一樣,這些能量還具有磁性。是以電子的多餘能量,就以一種“小能量包”的形式釋放出來,它們被稱為光子。

光,一個大家熟悉卻又陌生的物質,那它到底是什麼呢?

一個光子是一顆能量微粒,它沒有品質,傳播非常快。還有一個奇怪的現象,運動中的光子能夠和物質起作用,它就變成像水面上的波一樣。而這個波因為具有電性和磁性,是以被叫做電磁波。

是以光子和電磁波從這個意義上可以被看做是同一個東西。在日常用語裡,他們都有一樣的名字,也就是光。是以,光子就是指“光的粒子”,而電磁波就是指“光的波”。

光,一個大家熟悉卻又陌生的物質,那它到底是什麼呢?

通常,光被人們認為是一個能夠引起視覺的實體現象。這些能夠被看到的光,在實體學裡,其實是指在真空裡的波長為550nm左右的電磁波。範圍差不多在180nm到730nm之間,但這個具體的數值範圍也會根據媒體、環境而改變。

研究光的學科叫做光學。鑒于其他電磁輻射的傳播規律和光類似,尤其是那些波長靠近可見光的電磁波,是以光學也研究這些在紫光和紅光以外的領域。它們被稱為黑光,紫外光或者紅外光。為了避免和這類不可見光發生混淆,我們就用可見光這個名稱來指代我們平時所指的光。正是這些可見光和不可見的光,傳遞了大量的太陽能量到地球表面,植物葉綠素利用光能産生氧氣,維持自然環境的平衡。

光,一個大家熟悉卻又陌生的物質,那它到底是什麼呢?

對于人類而言,我們的視覺依賴光,此外光在人類的健康福利以及社會生活方面都有重要的作用。照明就是一項将光按照标準進行的藝術化和工業化的應用。生理光學研究人類如何感覺光。光度學将電磁波的實體次元與人類視覺聯系起來。色度學研究人類對顔色的感覺。

光還有一個非常重要的象征意義。因為光可以讓我們在觸碰到某個東西之前就先感覺到它,是以它在很多人類文化裡都象征了知識。

光,一個大家熟悉卻又陌生的物質,那它到底是什麼呢?

相關知識

光通常指的是人類眼睛可以見到的電磁波(可見光),視知覺就是對于可見光的知覺[1]。可見光隻是電磁波譜上的某一段頻譜,一般是定義為波長介于400至700奈米(nm)之間的電磁波,也就是波長比紫外線長,比紅外線短的電磁波[2][3]。有些資料來源定義的可見光的波長範圍也有不同,較窄的有介于420至680nm[4][5],較寬的有介于380至800nm[6][7]。在電磁波中,電場與磁場互相垂直。

光,一個大家熟悉卻又陌生的物質,那它到底是什麼呢?

而所有的非可見光也可以被稱為光,如紫外光[8]、紅外光[9]、X光[10]。

光是一種電磁波,光在楊氏雙縫實驗中展現波衍射的特性。在光電效應中,光是由光子的基本粒子組成的粒子流。因為光同時具有粒子性與波動性,是以說光具有“波粒二象性”。

BY: astro-canada

FY: 小寒

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選文:天文志願文章組-

翻譯:天文志願文章組-小寒

稽核:天文志願文章組-

終審:天文志願文章組-零度星系

排版:天文志願文章組-零度星系

美觀:天文志願文章組-

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.原文來自:http://astro-canada.ca/la_lumiere-light-fra

本文由天文志願文章組-小寒翻譯自文章作者astro-canada的作品,如有相關内容侵權,請在作品釋出後聯系作者删除。

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