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為什么同樣一束光可以穿過玻璃,，卻不能穿過我們的身體或者墻壁,，光在穿過玻璃而過的過程中，玻璃里發(fā)生了什么,？鏡子為什么可以反射光,？光子沒有質(zhì)量，為什么光會產(chǎn)生光壓,？沒有質(zhì)量的光又為什么會被黑洞吸引,？光照射在太陽能板上為什么會產(chǎn)生電流？

并在1660年出版的他所著的書中涉及到了他對于光的觀點(diǎn)。他認(rèn)為光也是有大量堅(jiān)硬粒子組成的,。牛頓隨后對于伽森荻的這種觀點(diǎn)進(jìn)行研究,，他根據(jù)光的直線傳播規(guī)律，最終于1675年提出假設(shè),，認(rèn)為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒,，在均勻媒質(zhì)中以一定的速度傳播。微粒說很容易解釋光的直進(jìn)性,，也很容易解釋光的反射,，因?yàn)榱Ｗ优c光滑平面發(fā)生碰撞的反射定律與光的反射定律相同。

然而微粒說在解釋一束光射到兩種介質(zhì)分界面處會同時(shí)發(fā)生反射和折射,，以及幾束光交叉相遇后彼此毫不妨礙地繼續(xù)向前傳播等現(xiàn)象時(shí),，卻發(fā)生了很大困難。

帶電體周圍存在著一種特殊物質(zhì),，那就是電場。記住,，它是一種物質(zhì),，是一種特定的存在，是用眼看不到的,，但可以感覺得到的存在,。不信的話，可以伸手試試,！比如下圖的靜電場,。我們用眼睛看不到,，但是我們的頭發(fā)卻很“誠實(shí)”。

19世紀(jì)30年代,英國科學(xué)家法拉第提出了“電荷的周圍存在著由它產(chǎn)生的電場”這一觀點(diǎn),，隨后物理學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)不僅證實(shí)了法拉第的這一觀點(diǎn),，而且證明了電場是一種客觀存在的物質(zhì)形式。電場是看不見,、摸不著的,，為了形象地描述電場中各點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小和方向，法拉第還引入了電場線的概念,。

電場這種物質(zhì)不是由微觀粒子構(gòu)成的,，它既不是分子,，也不是原子，但它確實(shí)是存在的,，不但有大小,，而且有方向。若把一個帶電的粒子放在它的周圍,，帶電粒子就會受到力的作用,，這個力就是電場力。

磁場是一個物理概念,，是指傳遞實(shí)物間磁力作用的場,。磁場是由運(yùn)動著的微小粒子構(gòu)成的，在現(xiàn)有條件下看不見,、摸不著,。磁場具有粒子的輻射特性。磁體周圍存在磁場,，磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的,，所以兩磁體不用在物理層面接觸就能發(fā)生作用。

磁鐵為什么會產(chǎn)生磁場,？簡單的說就是磁鐵這種物質(zhì)的每個四氧化三鐵分子所產(chǎn)生的分子電流在整體上是高度有序的,，導(dǎo)致整塊磁鐵產(chǎn)生了磁性。

關(guān)于物質(zhì)磁性本質(zhì)的假說,。由安培于1821年提出。他觀察到通電螺線管有像磁體一樣的作用，認(rèn)為一切磁現(xiàn)象的根源是電流的存在,。磁性物質(zhì)的分子中存在著回路電流,，稱為分子電流，分子電流相當(dāng)于基元磁體,。物質(zhì)的磁性就決定于物質(zhì)中分子電流對外界的磁效應(yīng)的總和。分子電流與導(dǎo)線中通過的宏觀電流是有本質(zhì)區(qū)別的,，安培的假說把永磁體產(chǎn)生的磁場與宏觀電荷運(yùn)動產(chǎn)生的磁場統(tǒng)一了起來,。安培的假說與現(xiàn)代對物質(zhì)磁性的理解是相當(dāng)符合的，所以仍被采用,。根據(jù)安培假說,，基元磁體兩個磁極對應(yīng)于圓形電流的兩個面，顯然這兩個面是不能單獨(dú)存在的,，由此很容易解釋磁體的N,、S兩極不能單獨(dú)存在的原因。

我們知道了電場,，也知道了磁場,，這兩個東西在一起就創(chuàng)造了一個叫電磁場的東西。打個比方,，電磁場就像一汪平靜的湖水,，突然有人扔了一顆石頭進(jìn)去，就形成了水波向遠(yuǎn)方傳播開,，你在湖東岸扔的石頭,，最終水波會傳到湖的西岸。

電磁場的向外傳播就形成了電磁波,。電和磁能相互轉(zhuǎn)化,，按中學(xué)物理教科書的說法，即是交變的電場能產(chǎn)生磁場,，交變的磁場又能產(chǎn)生電場,。讓我們想象一下，電場產(chǎn)生磁場,，磁場產(chǎn)生電場,，然后電場又產(chǎn)生磁場，無限循環(huán)下去,，電場和磁場就會以波的形式向外傳播出去,。

電磁場包含電場與磁場兩個方面，分別用電場強(qiáng)度E（或電位移D）及磁通密度B（或磁場強(qiáng)度H）表示其特性,。按照麥克斯韋的電磁場理論,，這兩部分是緊密相依的。電磁波的傳播速度與光速相等。

寫到這里，我們揭秘光的其中一種比較主流的解釋,，光屬于一種電磁波,。只是我們?nèi)祟惗x頻率在380~750兆赫，波長在390nm - 780nm（納米）之的電磁波叫做可見光,，而對于動物來說,，它們眼中的光和我們大不同。

馴鹿每年都會遷徙，在遷徙過程中,，他們依靠紫外線,，分辨地衣，地衣是他們遷徙途中的主要食物,。利用紫外線,，他們還能分辨出食肉動物的尿液和白雪，因?yàn)槟蛞何兆贤饩€,，而白雪反射紫外線,，這使得馴鹿可以避免偶遇食肉動物。再比如蛇,，它們能感知紅外線,，并非通過眼睛，而是通過熱窩結(jié)構(gòu),，然后在大腦中AI出獵物的紅外影像再與視網(wǎng)膜圖像疊加,。

而對于短波收音機(jī)來說，它們“看到”的“光”是波長10~100米的電磁波,。而假設(shè)人類眼睛能看到4G發(fā)射臺發(fā)出的電磁波,，我們站在高處將會看到這樣的景象。

如果光是電磁波的一種,，那么來解釋一下玻璃為什么是透明的,？這個問題應(yīng)該問成，玻璃這種材質(zhì)在可見光范圍內(nèi)看起來為什么是透明的,？因?yàn)橛行╇姶挪ㄔ诖┻^鋼化玻璃時(shí)信號會衰減得很厲害,，那么對這些波段來說,，玻璃就不是透明的，而是類似毛玻璃的效果,。

鏡子的制造原理其實(shí)很簡單,，就是在透明的玻璃表面鍍一層不透明的金屬膜（現(xiàn)代制鏡通常是鍍銀），使其表面能夠成像,。那么,，為什么玻璃透明而金屬不透明呢？

簡單來說,，玻璃之所以透明是因?yàn)樗鼰o法吸收可見光,，而金屬不透明是因?yàn)樗樟丝梢姽狻＿@個道理聽起來很容易理解,，那么，決定物質(zhì)能否吸收可見光的因素是什么呢,？

可見光作為一種電磁波,，本身是含有能量的，因此,，物質(zhì)原子中的電子可以借助可見光的能量進(jìn)行躍遷,。不過躍遷能否成功，還要取決于這種物質(zhì)中電子的活躍度,。比如金屬,，金屬容易成為導(dǎo)體說明其中的電子比較容活躍，當(dāng)可見光照射到金屬表面,，其中所含的能量馬上被金屬中的電子吸收,，光線能量迅速衰減，使得金屬看起來不透明,。而玻璃是絕緣體,，說明其中的電子不活躍，所以光波的能量不會被電子吸收,。就從玻璃介質(zhì)中傳播過去了,。

金屬都是以金屬鍵結(jié)合而成的金屬晶體,金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列,金屬內(nèi)部有自由電子,它的運(yùn)動范圍是整塊金屬,當(dāng)白光照到金屬表面時(shí),自由電子能吸收所有波長的光,隨即又反射出來,因此絕大多數(shù)金屬(除金呈黃色、銅呈赤紅,、銫呈淺黃,、鉍為淡紅、鉛為淡藍(lán)以外)都呈現(xiàn)銀白色光澤,。

我們知道，可見光是電磁波中波長范圍在400～800nm的部分,。除了可見光,，電磁波中還有其他為我們所熟知的部分，比如微波爐所使用的微波,，其波長范圍是1mm~1m,；還有醫(yī)院用來檢查身體的X射線，其波長范圍是0.01～10nm,。

在可見光狀態(tài)下,，我們的身體是不透明的，我們不能透過皮膚和肌肉看清體內(nèi)的骨骼和器官,；但是在X射線條件下,，肌肉和骨骼吸收X射線的能力不同，我們可以通過X射線,，清楚地看到骨骼和器官,。

因此，假設(shè)存在一種射線,，連金屬中電子躍遷所需的最低能量都無法達(dá)到,。那么，在這種射線條件下,，金屬就是透明的,。或者我們也可以嘗試把金屬打磨到無限薄，薄到其中的電子含量可以忽略不計(jì),。在這種情況下,，金屬吸收的能量非常有限，即便受到可見光的照射,，看起來也有可能是透明的,。

氧化銦錫是一種半導(dǎo)體。半導(dǎo)體中的能帶不是連續(xù)的,，能帶和能帶之間存在著能量差異,。因此，與金屬中的電子相比,，半導(dǎo)體中的電子需要吸收更多能量才能完成躍遷,。

圖片是中國空間站上的太陽能帆板,，是把光變成電的裝置。光電效應(yīng)是物理學(xué)中一個重要而神奇的現(xiàn)象,。在高于某特定頻率的電磁波照射下,，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子吸收能量后逸出而形成電流，即光生電,。光電現(xiàn)象由德國物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn),，而正確解釋這一現(xiàn)象的人是愛因斯坦�,？茖W(xué)家們在研究光電效應(yīng)的過程中,，物理學(xué)者對光子的量子性質(zhì)有了更加深入的了解，這就導(dǎo)致光只是電磁波的說法受到了挑戰(zhàn),。

光電效應(yīng)里電子的射出方向不是完全定向的,，只是大部分都垂直于金屬表面射出，與光照方向無關(guān),。光是電磁波，但是光是高頻震蕩的正交電磁場,，振幅很小,，不會對電子射出方向產(chǎn)生影響。

光電效應(yīng)說明了光具有粒子性,。相對應(yīng)的,，光具有波動性最典型的例子就是光的干涉和衍射。到這里科學(xué)家只能認(rèn)為光同時(shí)具有粒子性也同時(shí)具有波動性,。稱為光的波粒二象性,。

光量子假說的主要觀點(diǎn)：光子是光線中攜帶能量的粒子。一個光子能量的多少與波長相關(guān), 波長越短, 能量越高,。當(dāng)一個光子被物體的分子吸收時(shí),就有一個電子獲得足夠的能量從而從內(nèi)軌道躍遷到外軌道,具有電子躍遷的分子就從基態(tài)變成了激發(fā)態(tài),。光子具有能量，也具有動量,，更具有質(zhì)量,，按照質(zhì)能方程，E=MC^2=HV, 由于光子無法靜止,，所以它沒有靜態(tài)質(zhì)量,，而具有相對論質(zhì)量。

光子是傳遞電磁相互作用的基本粒子,，是一種規(guī)范玻色子,。光子是電磁輻射的載體,，而在量子場論中光子被認(rèn)為是電磁相互作用的媒介子。與大多數(shù)基本粒子相比,，光子的靜止質(zhì)量為零,，這意味著其在真空中的傳播速度是光速。與其他量子一樣,，光子具有波粒二象性：光子能夠表現(xiàn)出經(jīng)典波的折射,、干涉、衍射等性質(zhì),；而光子的粒子性則表現(xiàn)為和物質(zhì)相互作用時(shí)不像經(jīng)典的粒子那樣可以傳遞任意值的能量,，光子只能傳遞量子化的能量。對可見光而言,，單個光子攜帶的能量約為4×10-19焦耳,，這樣大小的能量足以激發(fā)起眼睛上感光細(xì)胞的一個分子，從而引起視覺,。除能量以外,，光子還具有動量和偏振態(tài)，但單個光子沒有確定的動量或偏振態(tài),。

光沒有質(zhì)量為什么會被引力彎曲，甚至逃不出黑洞,？因?yàn)楣馑鶄鞑サ膱霰灰澢�,，所以光就跟著彎曲了，光好比在公路上奔馳的汽車,，路如果轉(zhuǎn)彎了,，車也一定會轉(zhuǎn)彎。

梵觀點(diǎn)：今天寫的有點(diǎn)多,，因?yàn)楣獾侥壳盀橹谷藗兌紱]有完全搞懂它的本質(zhì),。開篇的問題“用一支激光筆射向夜空中，當(dāng)你關(guān)閉開關(guān)的瞬間,，先前射出去的那束激光還會在宇宙中傳播嗎,？”回答是：按光量子說，會存在的,，并且一直在宇宙中傳播,，直到被其他星體或者物質(zhì)吸收了。

比如我們現(xiàn)在的夜空,，很多光線是從百億光年外傳到地球的,，現(xiàn)在那個地方,，那顆星星可能早已經(jīng)不在了，但是連續(xù)發(fā)出來的光還一直都在,！

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