题目

为什么光会有衰减?
依照爱因斯坦的光子说,光子所具有的能量E=hv（h为常量 v为光的频率）既然单色光频率一定,那么这束光中的光子的能量就不变（由公式可知：其能量大小只由其频率决定与其它因素无关）.既然能量恒定,为什么光还会有衰减现象?这些能量去哪了?

提问时间：2020-08-07

答案

对于一道光束而言,光束的能量E=nhν,其中n是光子数量,相当于光强度；h是普郎克常量,ν是光频率.
当光照到一个物体上的时候,是分很多中情况的,有光电效应、康普顿效应、电子对效应、光共振、光致核反应、维恩散射等等……
其中,像光电效应这样的作用,光子直接把能量全部传递给介质原子核外电子,电子激发或电离,自身消失.这种情况,相当于是减少了n,光子数目减少了,光束的能量自然就减少了!
而还有像康普顿效应一类的散射碰撞,光子把一部分能量传递给了核外电子,自身损失一部分能量后散射而出,频率降低,这种情况就是降低了ν.
对于单能窄束光(即一条光“线”)的衰减,其衰减公式I=(Io)e^(-μd),其中I是穿过了介质之后的光强度,Io是在没有经过介质前光的强度；e是自然对数的底数,e=2.718281828459…… ；μ是光子的线性衰减系数,d是介质厚度.
对于宽束光(光面,很多条平行光),则衰减过程得考虑积累效应,就是光子散射的干扰,所以衰减公式要加入积累因子B,即I=B(Io)e^(-μd).