题目

光是什么?它有哪些性质?（高中物理要学的）

提问时间：2020-10-18

答案

光子(又叫光量子)是一种静止质量为零的粒子,具有能量和动量.它的能量表示式为E=hυ(υ为频率,h为普朗克恒量),动量表示式为p=E／c(c为光速).

(2)说明

光子说的实验基础是

a．黑体辐射；

b．光电效应；

c．康普顿效应.

根据这些实验提出光子说,即电磁辐射的发射和吸收是不连续的,它们是一份一份地进行的.每一份能量叫做一个能量子(或光量子、光子).在空间传播的光(即电磁辐射)也是由光子组成.每个光子所具有的能量E和它的频率”成正比,即E=hυ,比例常数万是一个普适恒量,叫做普朗克恒量(或普朗克常数).由于υ=c/λ(λ为波长),光子的动量p=E／c=hυ／c=h/λ.
光速是光子运动的传播速度,

关于光的产生
最经典的理论就是原子能量跃迁发射光子的理论.这样的理论认为原子从能量场或者受到能量物质的撞击中获得能量后其电子能级（运行轨道）就会产生从低能级（轨道）向高能级（轨道）的跃迁,并吸收能量.同理当其电子因为激发作用从高能级向低能级跃迁时就会发射出光子释放能量.光就是原子从高能级向低能级跃迁时辐射的具有能量的“光物质--光子”.如： “当原子从一能量较高的定态向能量较低的定态跃迁时,将以光的形式发射出一个光子,而原子从能量较低的定态向能量较高的定态跃迁时,必吸收一个具有一定能量的光子,此发射与吸收的光子的能量皆为 hv=Em-En.” 这样的理论有大量的计算公式证实了原子在发光过程中的能量交换现象.并被认为比较“圆满”地解释了发光的原理.

然而,精灵总觉得这跃迁的道理好像还没有讲完：

* 能量跃迁是电子运行轨道的变化不是吗?是因为原子吸收了能量（注意不是吸收物质）从而使电子从离核较远的轨道跃迁至离核较近的轨道.这样的状态改变,不是物质的增加,只是能量的增加,是物质能量的增加造成了物质结构的变化.但是,为什么当这样的过程被倒运行,即电子从高能级向低能级跃迁时,除了轨道的还原外,却还辐射了“光物质”--光子来,而不是之前所增加的能量呢?这样,原来的原子因为“缺失了”“光物质”还可能是原来的原子吗?况且,光子是不断地被发射出来的,这样,电灯之类的发光物体岂还能继续完好地存在?如果说,电至发光现象是电子变成了光子,也就是说电子流经发光物质时转换成了光子.那么,电源物质的电子也必然会缺失,那么,像发电机这样的电源.金属铜线中缺失的电子又从哪里得到补充.现有的发电机理由如何解释?

* 大家知道光是电磁波,上述光子的辐射如何体现波的性质呢?光的频率应该是光子的飞行速度还是光子的自旋速度呢?或者是来回跃迁的频率呢?再获者是与多光子运动时形成的“波浪”前行的速率呢?也许就只能求助“函数统计”或者“统计函数”这一人为的高招了.然而,这“函数统计”或者“统计函数”又是怎样的情形呢?它真实地体现了,或者它就是物质运动的实际吗?这里面的奥秘可能就不是像精灵这样的普通人所能理解的了.

* 轨道跃迁应该是原子核和电子能量同时增加的结果.即,应该是原子能量的总体增加.电子的轨道改变了,这是能量作用的结果,这可以理解.而相应的原子核呢?其能量增加的状态时什么呢?是物质的增加还是转速的增加呢?（物质的增加,我们没有发现,自转加快却是可以证实.）

电子轨道跃迁是发光机理中的一个已经被证实了的现象.

因此,我们能否这样联想： 电能,电磁能,或其他的能量使电子轨道跃迁. 跃迁就是电子轨道向核靠近,原子体积缩小,核的自传速度加快,从而使原子的自传加快的现象.原子的自传加快就是原子周围的磁场周期性变化加快,也即频率加快；如果这个加快的频率达到了光的波段.光的能量通过物质的旋转运动传导到了我们的眼睛里.

好!这样,光不就产生了吗? 光的能量性质,光的脉冲现象,光的频率,光的波长,光的能量转换,光的物质运动形态,光的波粒两相性等等不都一一迎刃而解了吗? 这样,磁、电、光（电磁波）之间的内在的能量转换联系不也就清晰起来了吗?

仅仅是因为加入了旋转的因素啊.现有的光的波理论,光的粒子理论恰恰都忽略了“旋转”这一物质最普遍,最基本的运动形态.没有将旋转因素纳入光的两相性的阐释.

是啊,多么圆满的结局.但,别高兴得太早. 这样的结果,仅仅是建立在原子的运动是磁力线（能量）穿过原子核的轴心造成的推理之上的.是建立在磁场能量运动是由磁力线的纵横矢量构成的推理之上的.虽然,精灵认为这样的推理是很可能被实验证实的.因为,它几乎解释了精灵在光问题上的困惑.但,这毕竟是推理.

关键就是对物质原子,以致物质旋转机理的揭示.

光的特性

光的直进性
光在均匀的介质中沿直线传播.



光的反射
入射角和反射角相同



光的折射
光从不同密度的介质穿过时发生的偏折现象为折射



光的全反射
当光线发生全反射的时候,没有折射光线



光的可逆性
入射与反射的可交换性!



光的干涉
干涉现象是波的一种特性.惠更斯1678年提出光是一种波动后,由于得到两列相干光源很不容易,所以波动说很长时间内没有被证明认可.直到1801年,才由英国物理学家托马斯·杨巧妙而简单的解决了相干光源的问题.


光的衍射
如果被一个大小接近于或小于波长的物体阻挡,就绕过这个物体,继续进行.
如果通过一个大小近于或小于波长的孔,则以孔为中心,形成环形波向前传播.
衍射现象可以用惠更斯原理解释.