光产生的三大要素，探索光的奥秘之一

光产生的三大要素，探索光的奥秘之一光具有波粒二象性，也就是说，光不仅仅是波，它还是粒子。爱因斯坦提出，光在吸收和发射能量时是一份一份传输的，光本身也是由一份一份不可再分割的能量子组成的，而这些能量子则被称为光子，也就是说光子就是光的粒子，我们出去沐浴阳光以及绿色植物的光合作用吸收的便是光子。其实在物理学中，任何波长范围内的电磁波都叫做光。也就是说，我们认识的伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波以及无线电波等都可以称之为光。它们在真空中都以相同的速度299 792 458m/s传递着，并且都沿直线传播。首先，光是一种电磁波，这个几乎大家都知道。在我们日常生活或者文学中，光还意味着光明，也就是说，光是可以看见的，是明亮的，即在日常生活中我们认为的光就是可见光。光作为一种波是有频率和波长的，我们能够看见的光即可见光的波长范围在400nm-700nm之间。可见光的颜色被我们划分为红橙黄绿青蓝紫七种颜色，从红到紫光的波长逐

在我们日常生活中，光可谓是无处不在，光在人类史乃至整个地球文明都起着至关重要的作用。

如果没有光，就没有白天而只有黑夜，很多植物将无法生存，无法进行光合作用产生氧气，而有氧呼吸的动物便不会出现，人类也就不会在地球上诞生。如果没有光，整个世界都将变得极度寒冷，没有一丝温暖。

我们都知道光是我们生活中不可或缺的，那么什么是光，光又是如何产生的呢？

1. 光为何物

首先，光是一种电磁波，这个几乎大家都知道。在我们日常生活或者文学中，光还意味着光明，也就是说，光是可以看见的，是明亮的，即在日常生活中我们认为的光就是可见光。

光作为一种波是有频率和波长的，我们能够看见的光即可见光的波长范围在400nm-700nm之间。可见光的颜色被我们划分为红橙黄绿青蓝紫七种颜色，从红到紫光的波长逐渐减小。

当电磁波的波长大于红光的波长（700nm）或小于紫光的波长（400nm）时，人类的肉眼就看不见了，这是由于我们人类的视锥细胞的能力所决定的，我们只能看到这个波长范围内的电磁波，而有的生物可以看到这个范围之外的电磁波。如蛇可以看到红外线，蜜蜂可以看到紫外线，这些都是我们人类所看不见的。

其实在物理学中，任何波长范围内的电磁波都叫做光。也就是说，我们认识的伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波以及无线电波等都可以称之为光。它们在真空中都以相同的速度299 792 458m/s传递着，并且都沿直线传播。

光具有波粒二象性，也就是说，光不仅仅是波，它还是粒子。爱因斯坦提出，光在吸收和发射能量时是一份一份传输的，光本身也是由一份一份不可再分割的能量子组成的，而这些能量子则被称为光子，也就是说光子就是光的粒子，我们出去沐浴阳光以及绿色植物的光合作用吸收的便是光子。

在市面上我们会经常看到很多美容的光学仪器都贴上“光子”“光量子”的一些标签以此来显得高大上，从而忽悠顾客，其实这些都只是光的固有属性，而并非是厂家发明了另外一种东西，这么叫只是为了吸引顾客。

2. 光是如何产生的

一个物体只要有一定的温度便会产生电磁波辐射，也就是物理学上的光辐射，光辐射可以理解为光子发射和传递的过程。在地球上，我们最主要的光辐射来源便是太阳，而在太阳中，我们接收到的能量基本是太阳的光球层发出来的。

在太阳的光球层，温度大约为6000摄氏度，在那里的粒子基本都是等离子体，也就是说那里的原子都被电离成了原子核和电子。当高能态的自由电子进入到原子核的能级中时，自由电子的能量降低，而电子失去的这部分能量则以光子的形式释放出来（能量守恒）。

不同能量的光子具有不同的频率，也即光子的频率和光子的能量是一一对应的。在上面我们讲到不同颜色的光有着不同的波长，由于光速是不变的，而光速又等于波长乘以频率。所以说波长越短频率就越高，光子能量就越大。也就是说，红橙黄绿青蓝紫的光波长依次减小，光子频率依次增大，光子能量也依次增大。

由于不同的自由电子通常具有不同的能量，当自由电子进入原子核能级中释放出来的能量较大时，那么对应所发出的光子能量也大，所以当一系列的具有不同能量的自由电子都经历此状况时便会发出五颜六色的可见光以及我们不能看到的电磁波。

从上图中可以看到，太阳辐射到地球表面的能量可见光约占接近一半（44%），而红外线占了也较多，约40%，剩余的为伽马射线、X射线、紫外线、微波以及无线电波等。

除了太阳，在我们生活中产生光比较普遍的还有白炽灯。白炽灯的发光原理也类似，即通电后电子能量升高，高能态的电子不稳定会跃迁到低能态，在这个过程中失去的能量以光子的形式释放。与太阳不同的是，白炽灯产生的光只有10%的能量是可见光，而剩下的为红外线。也就是说你用十度的电，只有一度是用来照明的，剩下的部分都变成热量耗散掉了。

另外产生光比较多的还有火焰，火焰在燃烧的过程中也是发生了电子的能级跃迁，产生了发光的化学反应。和白炽灯类似，火焰的发光效率也不高，而大部分的能量以热量的形式释放，蜡烛的照明效果比白炽灯还更差一些。

除了上述一些传统的光源，随着我们对发光原理和技术掌握的越来越成熟，如今LED灯、激光等人工技术也逐渐成为了一种普遍的光源，相比于白炽灯而言，LED灯具有更高的可见光发光效率以及更低的能耗。

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