直接给出答案吧。光就是能量,这是毋庸置疑的。
因为光子是能量有着严格的理论推导和长达一百年的实践应用,光就是能量。
但是我还是得讲细致一点。
很多读者有这样的疑问:光由光子构成,起码它是物质。而能量看不见摸不着,怎么物质会变成了能量呢?
我想这样的疑惑在很多人中学时代都有所思考。
能量到底是不是看不见摸不着的事物呢?
其实你每天都能感受到能量的改变,比如中午天气热,早上和晚上天气冷。这些都是能量分布的改变导致的感官变化。具体一点就是单位时间内太阳射向地球的光子数量的改变。单位时间实际内射向地球的光子越多,空气分子吸收更多的光子后,动能增加,运动剧烈程度上升。
而微观粒子的运动剧烈程度在热力学上就是温度的本质。分子越剧烈,温度越高。当太阳直射点在北半球时(夏天),那么我们白天接收到的光子数量更多,密度更大。这样以来空气温度就会快速升高。
能量是对物质运动状态改变的度量。
只要物质的运动状态有所改变,那么能量就有意义。
而宇宙物质无时无刻都在改变,那么能量的引入就很有必要。
比如在理想的模型中,一个高速运动的小球撞向一个静止的小球。静止的小球开始运动,这时候高速运动的小球速度降低,动能降低。
那失去的动能去了哪?
答案肯定是给了那个原本静止的小球了。
这样就完成了一次能量的交替。
能量是人发明出的物理术语,但是这个术语一定对应的是自然事实。
这个自然事实就是物质运动状态的改变,为了方便量化,我们就引入了能量。
这就和力一样。力这个词也是人类发明的,不过力代表的自然事实就是物质的相互作用。
有读者可能不耐烦了,你讲这么多,和光是不是能量有什么关系?
当然有关系,物质都是由原子构成,原子又由原子核和电子构成。原子核内部还有更小的粒子。
最后细分到基本粒子为止。所以我们的物质世界就是由基本粒子构成,基本粒子再构成类似中子和质子一类的复合粒子。
而基本粒子之间都会相互转化,这个相互转化的过程一定会伴随着能量的改变。
这个改变就是靠光子实现的。
比如正反粒子湮灭释放光子,电子辐射光子。
光子就是能量。在质能方程中我们已经知道,能量和质量可以相互转化。
而这种相互转化最容易理解的方式就是通过光子实现。
比如电子释放光子,能量降低,所以能级也跟着降低直到基态。电子吸收光子之后,能量升高,所以能级也跟着升高直到激发态。
光子是能量的基本单位,也就是说:只有一个光子,两个光子…… 的说法。没有0.5个光子,1.5个光子的说法。
能量的吸收和释放就是以光子的整数倍实现的。
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