百年量子，触手可及——蝌蚪五线谱带你看见身边的硬核科学

2025年，我们迎来了量子力学诞生100周年。这一曾经颠覆物理大厦、重塑人类文明进程的理论，其实从未远离，它早就潜伏在你的手机芯片、LED灯光、甚至每一次医院检查中。

为致敬这场跨越世纪的科学革命，国内知名科普平台“蝌蚪五线谱”推出《身边的量子力学》系列专题。我们通过10期生动的图文与视频，将高冷的科学拉下神坛：看手机闪存如何上演量子隧穿，解密核磁共振里的原子自旋，看量子密钥分发如何为信息安全穿上“防弹衣”……

在这里，量子不再是晦涩的公式，而是原本鲜活的生活日常。关注“蝌蚪五线谱”，让我们一起以通俗视角解锁藏在生活里的量子奥秘，让高冷科学变得触手可及！

灯光：量子跃迁与发光本质

图片来源：MyElectricSparks

家里的灯点亮的时候，在微观视角下，究竟发生了什么？

电子在不同能级间跃迁，从高能级回到低能级时释放能量形成光，能量差决定光的颜色。

白炽灯通过加热使钨丝电子无序跃迁，能量主要以不可见红外辐射耗散，光电转化效率极低（<10%）。

荧光灯利用电子激发汞原子产生紫外线，再由荧光粉将紫外线转化为可见光，实现“接力发光”，效率提升至约40%。

LED灯（发光二极管）基于半导体能带理论，通过调整材料成分“定制”能级差，使电子精准释放可见光，能量转化率高达80%-90%，且颜色可控。

量子世界的“穿墙术”：隧穿

图片来源：百度百科

神秘的“量子隧穿”，真的能让我们穿墙吗？

宏观世界中，能量不足无法翻越障碍（势垒）。但在微观世界，粒子具有波动性，其位置由波函数描述，波函数可以弥漫穿过势垒，意味着粒子有一定概率出现在势垒另一侧。这就是“量子隧穿效应”。

事实上，在我们的生活中，量子隧穿效应时刻都在发生：在太阳中，核子依靠隧穿效应克服斥力势垒，发生聚变释放能量。在手机闪存里，通过控制电压，让电子“隧穿”过绝缘层，实现数据的存储。

不过，我们可不能靠它“穿墙”！虽然理论上人体由粒子组成，但因粒子数量巨大且概率极低，穿墙在现实中几乎不可能发生。

量子点：显示器领域明星材料

图片来源：wikimedia commons

量子点材料的出现，可以给我们的屏幕带来极佳的色彩体验。这是为什么呢？

量子点的原理基于量子限域效应。当量子点尺寸极小时，电子活动受限，能带结构由连续变为分立。能级间距随颗粒尺寸减小而增大，从而改变其发射或吸收的光颜色。颗粒越小，光越蓝，实现颜色的精确调控。

目前主流的QD-LCD利用蓝色LED背光激发量子点膜产生纯净红绿光，实现超宽色域。未来的自发光QLED技术将使屏幕变得更高效轻薄。

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