人類之所以能創造和發展出文明，就是因為我們敢于探索周圍的環境。我們大膽地探索地理環境，征服了海洋、山脈和荒漠。我們編纂了世界地圖，對生物、岩石和化石進行編目分類。同時，我們開始以科學的方式探索環境，試圖知道萬物的起源、組成、分子結構和演變過程。我們研究哲學，思考宇宙和萬物的存在。那麼讓我們來看看光是如何形成的。

光的本質是一種處于特定頻段的光子流。光源發出光，是因為光源中的電子獲得額外能量。如果能量不足以使其躍遷到更外層的軌道，電子就會進行加速運動，并以波的形式釋放能量。

光通過棱鏡

光的産生可以分為三類：第一類是熱效應産生的光。太陽光就是很好的例子，因為周圍環境比太陽溫度低，為了達到熱平衡，太陽會一直以電磁波的形式釋放能量，直到周圍的溫度和它一樣；第二類是原子躍遷發光，熒光燈燈管内壁塗抹的熒光物質被電磁波能量激發而産生光，此外霓虹燈的原理也是一樣，原子發光具有獨自的特征譜線，科學家經常利用這個原理鑒别元素種類；第三類是物質内部帶電粒子加速運動時所産生的光，譬如，同步加速器工作時發出的同步輻射光，同時攜帶有強大的能量，另外，原子爐發出的淡藍色微光也屬于這種。

光是輻射，是電磁波，是光子束，是能量，是質量。光源發出光，是因為光源中電子獲得額外能量。如果能量不足以使其躍遷到更外層的軌道，電子就會進行加速運動，并以波的形式釋放能量；反之，電子躍遷。如果躍遷之後剛好填補了所在軌道的空位，從激發态到達穩定态，電子就不動了；反之，電子會再次躍遷回之前的軌道，并且以波的形式釋放能量。簡單地說，光是沿射線傳播的，光的傳播也不需要任何介質，因為電磁波的傳播不需要介質。但是，光在介質中傳播時，由于光受到介質的相互作用，其傳播路徑遇到光滑的物體會發生偏折，産生反射與折射的現象。另外，根據廣義相對論，光在大質量物體附近傳播時，由于受到該物體強引力場的影響，光的傳播路徑也會發生相應的偏折。

我們可以從“楊氏雙縫實驗”中得知，光是一種波，因為光波在通過兩條平行的縫隙後發生了自我幹涉，波峰與波峰相遇的地方亮度就會增強，波峰與波谷相遇，亮度就會減弱，于是就出現了明暗相間的條紋。1887年，赫茲發現光電效應，愛因斯坦給出了合理解釋，按照粒子說，光是由一份一份不連續的光子組成，當某一光子照射到對光靈敏的物質上時，它的能量可以被該物質中的某個電子全部吸收。電子吸收光子的能量後，動能立刻增加;如果動能增大到足以克服原子核對它的引力，就能在十億分之一秒時間内飛逸出金屬表面，成為光電子，形成光電流。單位時間内，入射光子的數量愈大，飛逸出的光電子就愈多，光電流也就愈強，這種由光能變成電能自動放電的現象，就叫光電效應。

[1] 茜爾維·沃克萊爾.與宇宙對話[M]. 北京聯合出版社，2019.PP.145-148

2120213176 徐研 （指導教師聞新）

2022年5月4日

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