磁波中的電子既是粒子又是波，根據(jù)衍射實驗，當(dāng)電子像波一樣在空間傳播時，會像粒子一樣相互作用。

從物理的角度講，光包括X-射線、紫外光、可見光、紅外光、及無線電波；光是一種電磁波，總是以一種有限量子、光（量）子的形式呈現(xiàn)。說了這么多，這些術(shù)語都是在講述什么概念？

一個原子擁有一定數(shù)量的電子、質(zhì)子及中子。質(zhì)子與中子共同存在于原子核，而電子則以與原子核不同的距離圍繞原子核“公轉(zhuǎn)”；電子與原子核的距離稱作量子狀態(tài)的電子能級，一般用n來標(biāo)示。這就是玻爾模型的簡化解釋。

電子不同能級的示意圖

當(dāng)原子被激發(fā)，其電子就從一個能級跳躍到更高的一個能級；電子的每一次跳躍（躍遷）對應(yīng)著原子釋放出一個光子。這個光子就形成了電磁波。

這一光子的能量E由下面的公式給出:

公式46 – 光子的能量

公式中的h為普朗克常數(shù)，即：6.63x10-34Js，v為電磁波的頻率，c為光速，λ為電磁波的波長。

釋放出的光子，其能量就是原子中兩種量子狀態(tài)的能級差值。

當(dāng)原子被激發(fā)，電子從低能級量子狀態(tài)躍遷到高能級量子狀態(tài)，同時釋放一個光子。原子中的每一個電子都有一定的能量閾值，于是，如果這一閾值的能量傳遞到電子，此電子就可以離開原子；剩下的原子就會帶正電，也稱作正（電）離子。

這一過程就是常說的電離。電子離開原子的個數(shù)越多，就增加了這個原子的電離化程度。如果一個中性原子獲得了額外的電子，這個原子就變成一個負(fù)（電）離子；如果這個原子失去電子就會成為正（電）離子。如果電磁波損失能量，其波長就會變長，頻率變低；波長在許多情況下是可以轉(zhuǎn)化的。如果波長增加，就稱其為紅移；如果波長變短，就稱其為藍移。紅移與藍移對于確定遠距離物體的速度及加速度相當(dāng)有用。

波粒二象性是描述電磁波中的電子同時具有粒子性與波動性的一個概念，盡管測量時只能測到它的一種存在形式，所以也是矛盾的。

衍射（繞射）現(xiàn)象是光波具有的非常顯著之特性。在20世紀(jì)初，從熱物體中發(fā)出光波的理論遇到一個問題：如太陽發(fā)出的光；這個太陽光也叫黑體輻射。這些理論總是預(yù)測在光譜藍光盡端一側(cè)釋放的光具有無限的能量，這個預(yù)測與能量守恒原則相矛盾。顯然，對于黑體的這一行為需要建立新的模型。

解決方案就是假設(shè)光波的能量不連續(xù)，而是固定于某些值，就如同其組成于許多個粒子（或光子）那樣。衍射實驗的奇怪之處是：電子波在探測器整個表面上并不積蓄能量，與一般想象的海浪拍打海岸的情形不一致。的確，電子能量積蓄于那些“點”上，就像一個粒子；所以，當(dāng)電子通過象波那樣的空間傳播時，它在“點”之處相互作用，就如同一個粒子的行為。這就是著名的波粒二象性。

相關(guān)知識

光通常指的是人類眼睛可以見的電磁波（可見光），視知覺就是對于可見光的知覺[1]?？梢姽庵皇请姶挪ㄗV上的某一段頻譜，一般是定義為波長介于400至700奈（納）米（nm）之間的電磁波，也就是波長比紫外線長，比紅外線短的電磁波[2][3]。有些資料來源定義的可見光的波長范圍也有不同，較窄的有介于420至680nm[4][5]，較寬的有介于380至800nm。

而有些非可見光也可以被稱為光，如紫外光[8]、紅外光[9]、x光。

光既是一種高頻的電磁波，又是一種由稱為光子的基本粒子組成的粒子流。因此光同時具有粒子性與波動性，或者說光具有“波粒二象性”。

勒內(nèi)·笛卡兒（1596–1650）認(rèn)為光是發(fā)光物的一種機械屬性，這不同于海什木（Ibn al-Haytham）和威特羅（Witelo）的“形態(tài)”說，也不同于羅吉爾·培根，格羅斯泰斯特（Grosseteste）和開普勒的“種類”說。他在1637年發(fā)表的光折射理論中，類比聲波的傳播行為，錯誤地得出了光速和傳播介質(zhì)密度成正比的結(jié)論。雖然笛卡爾在相對速度上判斷錯誤，但他正確地假設(shè)了光的波狀性質(zhì)，還成功地用不同介質(zhì)下光速的差異解釋了折射現(xiàn)象。雖然笛卡爾并不是第一個嘗試用機械分析解釋光的人，但他明確堅持光僅是發(fā)光體和傳播介質(zhì)的機械波性質(zhì)，而因此使他的理論被視作現(xiàn)代物理光學(xué)的起點。

BY:?Tim Trotts

FY: hongbo_0309

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