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光到底是不是能量?光是物質 而能量看不見摸不着 它又是什麼?

直接給出答案吧。光就是能量,這是毋庸置疑的。

因為光子是能量有着嚴格的理論推導和長達一百年的實踐應用,光就是能量。

但是我還是得講細緻一點。

很多讀者有這樣的疑問:光由光子構成,起碼它是物質。而能量看不見摸不着,怎麼物質會變成了能量呢?

我想這樣的疑惑在很多人中學時代都有所思考。

能量到底是不是看不見摸不着的事物呢?

其實你每天都能感受到能量的改變,比如中午天氣熱,早上和晚上天氣冷。這些都是能量分佈的改變導致的感官變化。具體一點就是單位時間內太陽射向地球的光子數量的改變。單位時間實際內射向地球的光子越多,空氣分子吸收更多的光子後,動能增加,運動劇烈程度上升。

而微觀粒子的運動劇烈程度在熱力學上就是溫度的本質。分子越劇烈,溫度越高。當太陽直射點在北半球時(夏天),那麼我們白天接收到的光子數量更多,密度更大。這樣以來空氣溫度就會快速升高。

能量是對物質運動狀態改變的度量。

只要物質的運動狀態有所改變,那麼能量就有意義。

宇宙物質無時無刻都在改變,那麼能量的引入就很有必要。

比如在理想的模型中,一個高速運動的小球撞向一個靜止的小球。靜止的小球開始運動,這時候高速運動的小球速度降低,動能降低。

那失去的動能去了哪?

答案肯定是給了那個原本靜止的小球了。

這樣就完成了一次能量的交替。

能量是人發明出的物理術語,但是這個術語一定對應的是自然事實。

這個自然事實就是物質運動狀態的改變,為了方便量化,我們就引入了能量。

這就和力一樣。力這個詞也是人類發明的,不過力代表的自然事實就是物質的相互作用。

有讀者可能不耐煩了,你講這麼多,和光是不是能量有什麼關係?

當然有關係,物質都是由原子構成,原子又由原子核和電子構成。原子核內部還有更小的粒子。

最後細分到基本粒子為止。所以我們的物質世界就是由基本粒子構成,基本粒子再構成類似中子和質子一類的複合粒子。

而基本粒子之間都會相互轉化,這個相互轉化的過程一定會伴隨着能量的改變。

這個改變就是靠光子實現的。

比如正反粒子湮滅釋放光子,電子輻射光子。

光子就是能量。在質能方程中我們已經知道,能量和質量可以相互轉化。

而這種相互轉化最容易理解的方式就是通過光子實現。

比如電子釋放光子,能量降低,所以能級也跟着降低直到基態。電子吸收光子之後,能量升高,所以能級也跟着升高直到激發態。

光子是能量的基本單位,也就是說:只有一個光子,兩個光子……的說法。沒有0.5個光子,1.5個光子的說法。

能量的吸收和釋放就是以光子的整數倍實現的。

責任編輯: 王和   來源:科學認識論 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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