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光子是什么东西?

共29个回答

  • 雪芽 雪芽

    1951年的时候爱因斯坦曾经说过:“整整50年的时间思考,但我还是没有接近'光子是什么'这个问题的答案。”我们知道,正是爱因斯坦的光子说使光电效应得到完美的解释,因而成为光子的发现者,但这个伟大的发现者也不知道光子到底是什么。可见题主的问题有多难。

    那现在人们有很好的答案了么?仍然没有。“我们今天对于光子的无知和52年前爱因斯坦说的差不多。”——2003年量子光学家A.Zajonc说。

    目前对于光子的理论模型有很多,粒子模型、光源子模型、奇点模型、波包模型、波粒二象性模型、量子电动力学模型(QED)等等。但是结论对于光子的本性问题仍然没有解决。

    具体的理论介绍不过多阐述了,但有几点误区是可以在这里说一下:

    1、光的速度并不是30万公里每秒这么规整,光在真空中的速度是299792458m/s,我们通常说的30万公里每秒是一个近似值,这个数值的来源就是实验测量,没有那么完美,因此不要强加附和传奇色彩。

    2、光子理论上就是个粒子,粒子有别与刚性球体,不能测量固定的长度大小,就类似于数学上的点。因此就目前的理论来说,光子的大小是没有意义的,光子就是一个不能分割的点。(图示中的圆形只是为了方便理解,并不是光子真正的形状

    3、光子的静质量为0,但因为其高速运动,根据E=mc²,运动的光子是具备能量的(即存在动质量)。

    4、光速恒定并不是单纯指光的最大速度为299792458m/s(真空),光速恒定原理指的是无论运动者相对光源如何运动,其观测的光速都是299792458m/s(真空)。正是这个有悖常识的光速恒定,才有了后来的相对论。

    妈咪叔专注通俗易懂趣味科学科普。

    科学的基本观念本质上大都很简单,通常都可以用人人皆知的语言来表达。——爱因斯坦

  • 亖三二一 亖三二一

    光子是我们宇宙最重要的一种东西,也是人类最重要的一种宝贝。没有光子,我们的世界将一片漆黑,我们所有对宇宙的认识都将化为乌有。科学家们很早就对光子进行了研究,对光子本质和特性的了解,引领着人类的前行。

    光子是一种量子,因此它的正式名称叫光量子,表达式为E=mc2=hν。科学界对光子的研究已经很深了,可以说,如果没有对光子性质的研究,就没有现代物理学理论的建立,一切都要推倒重来。

    光量子的概念是1905年由爱因斯坦提出。

    光子是一种规范玻色子,是电磁辐射的载体,是传递电磁相互作用的基本粒子。光子以光速运动,在真空中的传播速度为每秒接近30万公里,光子具有能量、动量、质量。但光子无法静止,所以没有静止质量。

    光子的质量是相对论质量,公式为:按照质能方程,E=mc2=hν,求出m=hν/c2。计算方法为:由于频率为v的光子的能量为E=hv,(其中h为普朗克常数),故由质能公式可得其质量为:m=E/c2=hv/c2其中c2表示光速的平方,这个方法由爱因斯坦首先提出。

    爱因斯坦预言玻色-爱因斯坦凝聚态的存在,就是在特定的温度条件下,一些原子会“凝聚”到同一状态。光子也具有这种性质。这个预言已经被科学家的试验所证实。

    因此,科学界对光量子得出了如下性质:光子有速度、能量、动量、质量,有凝聚。光子不可能静止。光子可以变成其它物质(如一对正负电子),但能量守恒、动量守恒。

    以上就是近百年来人类对光子研究的成果。至于光子是个什么模样,凭目前人类的能力还没有办法直观的“看到”,只能描述,它就是一个很小很小的粒子,这个粒子的体积可能为0或接近0,它具有波粒二象性,既可以一粒一粒的发出,又会发生衍射,以波的方式发出。

    但有些科学家认为,光子可能有静止质量,如果实验能够最终检测到光子的静止质量,一些经典理论将要改写。

    我国的华中科技大学罗俊完成了一项实验,将光子静止质量上限较之前已知的质量上限提高了1/20,得出了在任何情况下,光子的静止质量都不会超过10^-54公斤的结论。

    如果光子真的存在静止质量,虽然短期不会影响到人们的日常生活,但其产生的后果将是根本性的,这个世界光速是不是极限速度都要重新考量。



    这些对光速描述都是经过无数次实验和计算得到的,光速理论正在被一个个科学发现所证实,正在运用到造福人类的一个个发明创造中,检验着其正确性和精确性。

    这就是时空通讯的看法,欢迎点评讨论发表高见。感谢关注支持和理解。

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  • 陌默 陌默

    可以说,由于光的传播机制没有搞透彻,现有的光子是朦胧的,带有明显的唯心主义色彩。

    有权威说,光子是电磁波的传播子或载体,这是胡扯,因为光子本来是作为光波成份的一个量子。怎么能搞概念循环呢?违背同一律。

    有权威说,光子有动质量没有静质量,这也是胡扯,因为光是一种物质,有能量就必有质量,不存在没有质量的能量,物质是质量与能量的统一体。

    那么光子究竟是什么呢?首先搞清电磁波的产生机制,然后考虑电子湮灭,最后可得光子的精准概念。

    电磁波的发生机制:当核外电子,受到外加电磁震荡的作用,其绕轨电子云运动急剧加速,形成一个混乱的复式谐振子。

    该谐振子推压并激发附近的真空涟漪(本来以光速作无序运动),这些承载着电磁振荡能的真空涟漪,以多米诺骨牌效应的方式,一波一波向外向远发散开来。因此,电磁波的本质是高能密的真空涟漪。

    正负电子湮灭反应:±e+Q→±γ+2*0.505MeV。即:正负两个电子,当吸纳足够的能量Q后,会从椭球状电子,降维展开,变成波带态的光子,同时释放两个内秉的自旋角动能。

    不难推导,一个电子有6.4亿个高能密的真空涟漪子,从反应方程式可见,一个光子也有6.4亿个高能涟漪子。

    根据宇宙微波背景辐射,1个基态能密的真空涟漪子的质量m0=1.26e-39kg,1个在电子内部的高能真空涟漪子的质量m'=1.42e-39kg。

    可推:一个光子至少有6.4亿个高能密真空涟漪子,其质量Σm'=6.4e8×1.42e-39=9.1e-31kg,因此1个光子的最低质量就是电子内秉的质量。

    附及:万有引力来自粒子的自旋角动量或自旋角动能,1个引力子的质量m0=1个基态真空涟漪子=1.26e-39kg,其波长是λ0=7.35cm。

    综上:光子是电子轨道加速运动推压6.4亿个真空涟漪集体物质波的一个波长,其基态质量视同电子的质量9.1e-31kg。

  • FreudDu FreudDu

    磁场里光速流动的物质(太阳射线)产生金属态氢离子,金属态氢离子的“磁力矩”切割地球磁场里的磁力线释放电磁波——光子。

    电磁波的传播离不开金属态氢离子“磁力矩”的共振,是物质波;但是电磁波没有体积与质量。


  • 小猴子 小猴子

    神说:要有光,就有了光。光是高能粒子,是激活认识的导体

  • 孤存 孤存

    光子是基本粒子,是电磁场的量子,是传递电磁相互作用的媒介子。但是,它的运动特征和实物粒子,例如电子运动特征完全不同。因为,实物粒子有不同的运动速度并且有静止质量,而光子的运动速度永远是C,并且没有静止质量。爱因斯坦根据光速不变的原理和狭义相对性原理而创立了《狭义相对论》,狭义相对伦里有个著名的质能关系式,E=mC2。这也是原子核能的计算公式。这个公式把能量与质量的关系联系了起来。爱因斯坦的狭义相对论指出:"任何实物粒子的速度不可能超过光速,光速是实物粒子运动速度的极限。”我认为:从哲学的角度上去思考和判断,光子是介于物质和空间的桥梁,是物质转化空间的桥梁,是无中生有的桥梁。物质一一光一一空间。空间一一光一一物质。这也正如老子的《道德经》所说:”道可道,非常道。名可名,非常名。无为天地之始,有为万物之母……。”现代物理学研究证明:基本实物粒子电子和它的反粒子正电子相遇会发生湮灭现象并且产生光子。光子到底是什么?我认为:光子就是我国古代哲学《易经》里所说的太极。光子就是太极,是物质世界微观层次的极限。宇宙中的实物粒子不是无限可分的,从分子到原子,再到原子核和电子,从原子核可分为中子和质子,中子和质子又可分为夸克,组成物质的基本粒子可以无限地分割下去吗?有沒有极限?如果有,它的极限粒子是什么?我认为:物质在微观层面的分割是有限的。这个极限就是光子。光子是宇宙的极限,是联系宏观世界和微观世界的桥梁。光子是信息和能量的载体。这就是我的《光子极限论》。

  • 可可 可可

    其实是没有光子这个物质的!宇宙空间乃至我们的四周到处都是暗物质,它们静静的存在!只有所谓的光源在某处产生啦波动,带动周边暗物质产生各种频率的振动,刚好人类的感官接受到振动频率的一小段,这就是人类所谓的光!其实人类感觉不到的频率给有很大一部分,或者说是无限多的振动频率人类是察觉不到的!包括人类的生命,文明,都是宇宙长河中所有无限当中的一个被限定的点而已!

  • 最温柔的悬念 最温柔的悬念

    光子是什么,这是涉及物理学根本的终极问题。爱因斯坦思索了一生也没给出更好的答案。在头条上神侃这个问题,没什么意义。

  • 夏目家的小鱼 夏目家的小鱼

    光就是光量子,宇宙空间传递能量的唯一方式,一份能量可大可小,但必须是一份一份的传递,通过改变空间的结构传递能量,空间被改变的最大速度就是光速。

  • 张小姝? 张小姝?

    我们对光子的认知,事实只在陌生阶段,从描述来说是很什么的,光子,是传递电磁相互作用的基本粒子,是一种规范玻色子。原始称呼是光量子(light quantum),电磁辐射的量子,传递电磁相互作用的规范粒子,记为γ。光子是电磁辐射的载体,而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。与大多数基本粒子(如电子和夸克)相比,光子没有静止质量(爱因斯坦的运动质量公式中,光子的v = C,使得公式分母为0,但光子的运动质量m具有有限值,故光子的静止质量必须为零。),光子有速度、能量、动量、质量,这意味着其在真空中的传播速度是光速。

  • 高逸 高逸

    光是能量,不是物质,它是一种电磁波,也就是特殊物质电磁场在空间的运动而具有的能。

    众所周知,煤炭燃烧会发光,煤炭燃烧时,炭原子和氧原子相互靠近,碳原子失去电子而变成正离子,氧原子得到电子而变成负离子,正负离子相互吸引形成二氧化碳分子时,正负离子速度越来越快,带动周围的电场运动,变化的电场周围又产生变化的磁场,变化的磁场远处又产生变化的电场……,这样变化的电磁场传到远处就是光。

    由此可见,煤炭燃烧发光时,实质上是电磁场的运动而具有的能,而不是什么光子。原子核裂变和聚变反应发光时,也是电磁场由近及远的运动而具有的能,根本不是什么光子。

    那么光子是什么呢?,光子是人们为了研究量子力学的方便,虚拟和假设出的一种质量为零的粒子流,实际并不存在,但在研究量子力学时起到了很大的作用。

  • 小狄 小狄

    人类所谓的光子,不过只是灵魂无所不能表演的示现之一。简单的说,光子就是灵魂!光子的速度,也决非人类依所谓观测假象虚拟认定的每秒约30万千米的所谓光速。没有也不需要哪来的约束,灵魂演化的光子,可以自主决定以任何速度运行。之所被人类认定为约每秒30万公里的运行速度值,纯粹就是为了能给人类的数理游戏,貌似有据可依的有所游戏而已!因为,任何光子都可以无须时间,瞬去无影了无痕迹可测。

  • 松?江 松?江

    作为科学概念,我觉得“光子”就是一个非常虚的概念,是抽象的物理名词,是虚粒子。它既没有质量也没有体积,缺乏实体的存在,能够在空间中定速移动,能够被宇宙间的生命物质感知,被智慧工具检测。

    “光子”,就是一小团空间包、一小团能量波,所以又有了另一个比“光子”更虚的东西“量子”。

    “光子”、“量子”都是科学家们为了理论构造出的用以描述物质现象的概念。

    “光子”、“量子”没有电子、中子、原子那样的物质实体,光子应当就是虚物质,是空间的一种存在形式。

    也就是说,正因为有了光子,我们才认识到空间。空间本身就是光!

    上帝说,“要有光”。

    这是我对光的大胆猜测和理解。恳请大家来猛烈炮轰吧。

  • Levember Levember

    光子是具有大小、形状、质量的粒子。无论是在何种光学现象中都能体现出来的基本属性。但是为什么我们认为有些光学现象只是体现出其波动性,有些只体现出粒子性呢?原因在于光子波粒二象性的基本属性认知是错误的。

  • 哎哎哎哎呦呦 哎哎哎哎呦呦

    光子象蜜蜂的脚采的花粉,也像振动筛里的跳动绿豆,又似对墙发射乒乓球,还似一台超频微波炉,有涟漪穿桥孔,光线穿孔倒象…,单个光子就如一个高频跳跃的极限小球泡`,可以被任何物质吸收!

  • 吕龙?佐鑫 吕龙?佐鑫

    光子是不同运动状态与能级的量子,在任意一个方向之上获得极高速运动,同时自身的量子运动特性使其与其他量子的作用与复合能力相对较弱,因此也决定了量子飞溅过程之中的波式的运动与传播状态,而量子自身的运动状态则决定了量子之间的作用状态与能力,也就是量子的独有特性是由各自特殊的运动状态所保持的,宇宙的产生源自于运动,而运动则是产生能量子和能量子各自特性的基础。能量子就是运动强弱的最基础量子。

  • 亦云白(吐槽猫 亦云白(吐槽猫

    光子是初始的正性物质!随着负性本能的不断融入外显之光会不断的淡化下来,让无法发出可见光的普通实性物质得以生成。

  • memory memory

    光子只有能量,没有质量,所以光子不是物质。

  • 一去二三里 一去二三里

    光子,是太阳光释放出来的热能微粒子。其实,把光子细分,宇宙所有能量的成分,全部包含其中。只是外皮叫做光子而已。

  • 芮熙 芮熙

    书读少了,无法用科学知识回答。

    换一个方法回答。神话=谎话。

    一天唐僧问老孙:悟空你一个什么斗,翻了十万八千公里,从有到无的看不见了。这是光,还是子。悟空说;师傅你也学知识了吗?我翻出去叫光。所你就象看导弹一样飞。我回来时就叫:光中有子。一下就出现在你面前。唐僧问:为什么呢?悟空:因能量加大了就变成子回来。唐僧大骂:少吹牛。一定是如来在你屁股上打手印磁力,你才加她妈什么子回来。说到底是怎样一回事。你有没有纠缠量子般跟质子打架。不说为师要念那磁力链接紧箍咒了,咒。。。。。。。。。(哼哼锯了你)

  • rainoo rainoo

    光是粒子还是波,完全听从人类的指挥,由不得它自己,波粒两象性也成了一件皇帝的新衣。玻尔说过,我们可以让一枚钉子固定,也可以让它松动,但无法让它固定又让它松动,光究竟是什么?现在人类至今不具备回答这个问题的能力!

  • 夜丶驱 夜丶驱

    光子应该是物质状态循环运动所产生作用力的最小单元之一吧。

  • 小姿态v大生活 小姿态v大生活

    光子就是组成光的粒子。光分肉眼能够"看见"的光(即可见光)与肉眼"看不到″的光(紫外线、红外线、X射线、伦琴射线等等)。光子是众多基本粒子(即量子)之中的一个种类。所有的基本粒子(量子),在条件适当的情况下都可以相互转化。

  • 阿拉丁 阿拉丁

    光子的定义需要从这个概念的起源说起。十九世纪末牛顿物理学在证明黑体辐射公式时陷入危机,分别出现两个适合于高频和低频辐射的互不吻合的公式,而如何将两者统一起来成为一个困扰物理学家的难题。这时,普郎克通过一个突破性的假设解决了这个难题,就是将黑体辐射的能量假设为一个一个的能量包,表示为hv,这个能量包就是后来所说的光子。

    波尔发展了这个概念,在原子的电子轨道学说中,认为电子在不同能级之间跃迁的能量只差即为普郎克的光子hv。其中,h是普郎克系数,v是频率,按照这个定义光子与质量无关。

    证明光子出来具有波动性之外,还具有质量的概念来自于爱因斯坦提出的质能公式E=mc2=hv。中国科学家的一项实验证明光子的质量必定小于10的-48方千克,或者说是一个电子质量的10的24次方之一。

    因此光子具有波粒二相性,波尔进一步指出两个概念之间是互补的,因为我们无法同时对一个光子的波动性和粒子性进行检测,由此得出所谓的测不准原理。

    对光子是什么的猜测只能是个猜测,无法证明,也不能动摇现有的理论体系。

  • [已注销] [已注销]

    光子是什么,这是涉及物理学根本的终极问题。爱因斯坦思索了一生也没给出更好的答案。在头条上神侃这个问题,没什么意义。

  • 小娃子 小娃子

    真正频率单一且携带能量的光(量)子是不存在的!理由:一是光是带电带产生的具不能独立于光源存在的电磁场。二是不可能具有能量,否则,两束相位差兀的光相遇而相互抵消消失时,破坏能量守恒!三是如太阳类光谱连续的光源不可能用单一频率的光子构成!四是频率愈高,波长越短,若能量愈高的话,是否意味着光子的几何尺寸越小,能量越大?!谁能告诉我们米波对应的光子的几何尺寸和相位?!欲知详情可查阅本人在今日头条和乐乎网上的《探索物理现象的本质之途径(索引)》等相关文章。

  • 水杯 水杯

    光子是什么东西?

    时空统一的存在分为形而上与形而下两种形式。形而上者为道,形而下者是器。道表现为虚无的气象,器则体现为实在的物质。而虚无与实在的表现则是通过光的作用体现出来的,因此光子究竟是什么东西还是需要搞清楚的!

    本人认为光子就是不同层次结构量能最基础的物质粒子显象,其象为“⊙”形态,呈虚实二性,为体用合一的基本存在现象。其中心点“.”为质的体现,○为用(晕),为电磁,既能使最小粒子光子本体亮象,又以光照亮外在万物使其现象,没有光的存在则万物存在就是一句空话,故而光子就自然形成为体用合一的基础物质粒子,名之为光亮(量)子。为气在天的表现方式!为阳,其与在地之气(为阴)相交,即光气阴阳相交则生成自然界的万物。

    另外由于光子“⊙”的中心点“.”实体与其周围晕○的体量相差极大,所以我们人类观察到的光子只能是一个无形的“○”态,因此在其高速运动的情况下,我们只能凭其光的移动测量到它的速度,而无法捕捉到其内在体的质量!所以大多数人认为它是一种虚无的存在现象,而无质量。

    简而言之光子实质是构成宇宙的本源物质~“气”运动到一定阶段,在虚实,或有无交界点上形成的一种特殊质能存在表现!是集体用,虚实为一体的特殊存在!但根本上还应该把它当作时空最基础的物质粒子来对待。

    以上是本人多年痴迷传统文化的体悟表述,有一定的臆想成份和推理因素,错误之处欢迎高人斧正!

  • 爱吃布丁的二哈 爱吃布丁的二哈

    光就是电磁波,是交变的电磁场。光电特性是电磁场的能量激发,不是所谓的一份一份的光能激发。如同电子本质是粒子一样的道理,电子在微观尺度具有波动性,但你要说它就是波,那就犯了本质的错误。本质和表象应区分,不能混为一谈。现在的科学界总想标新立异,把本质和表象混为一谈,把科学引入歧途!

  • 小顽童 小顽童

    其实也不难理解,不妨从原子发光或光电效应电子吸收光来说明,原子外层电子可以有不同运动状态,对应不同能级,但可以从高能态跳变到低能态,同时辐射一列电磁波,他就是一个光子,持续时间长度(波列)等于粒子在高能级上寿命,能量等于能级差,偏振和初相遇发射光子原因相关,光子飞行方向与原子所处状态有关。简单说来光子与宏观粒子不同,有波动的特性,这正是物质的本性。

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