光子和电子都有什么特点?两者终究有什么联系?

 行业动态     |      2024-05-12 08:04:18    |      小编

  正在科普的道道上,你不成避免地会遭遇光子和电子等微观粒子,而两者大概又是最常见的微观粒子。光子正在咱们身边无处不正在,而电子是构成原子不成或缺的构造构成,万事万物都是由原子组成的,弄理解光子和电子的性子成为肯定。

  光子和电子都是最根本的微观粒子,它们都是不成再分的,那么光子和电子真相是什么,两者之间又有什么联系?

  咱们每每会听到这种说法:光子和电子能够彼此转换。真相上这种说法并不厉谨,很容易误导多人。

  开始,光子和电子都极度幼,此中电子是微观粒子中第二幼的粒子,仅仅比中微子大。咱们不行看到电子电子,当然也看不到单个的光子,只可看到光,说简便点,光子是能量的载体,或者说光实在即是能量。

  光子真相是粒子仍旧波?正在近摩登物理学开展历程中不停争议很大,一起源科学家集体以为光是一种波。但爱因斯坦挖掘的光电效应让咱们清晰光也是一种粒子,因此光拥有波粒二象性。

  从量子力学的角度来讲看,因为能量是不不断的,光子实在即是一份份的能量,光子即是“光量子”的简称。光子固然拥有粒子的性情,但厉峻来讲它并不是一个像电子那样整体的粒子,更像传布根本效使劲的“胶子”,是电磁力的传布子。

  目前科学家的集体结论是,光子是没有质地的(静质地),或者说光子的静止质地为零,况且光子生平下来就以光速飞舞,没有任何加快历程。固然没有静质地,但光子拥有“动质地”,由于爱因斯坦的相对论评释能量和质地实在是一回事。

  这里须要证明一点,咱们每每所说的光速实在并不是指光子的速率,相对论中的光速当然也不是光子的速率,光速c是一个常数,是时空的内正在秉性,只与真空的磁导率和介电常数相闭。整体来讲,光速是引力波的速率(时空波纹的速率),是四维时空的固有属性。

  咱们都明确,原子由原子核和电子构成,电子正在原子核边缘高速运动(实在是电子云时势随机浮现)。电子是不成再分的根本粒子,最少目前是如此。

  许多人会把原子构造遐念成太阳系那样的宏观构造,电子环绕着原子核运转,八大行星环绕着太阳运转,看起来非常相仿。但实在并不是如此的,两者有性子的区别。

  拿构造最简便的氢原子来证明一下。氢原子由一个质子和一个电子构成,电子正在静电引力效用下环绕质子运转。但须要幼心的是,电子的运动轨迹并不像地球环绕太阳运转那样的椭圆或者圆形,电子的运转轨迹是随机的,随机地浮现正在质子的边缘,也即是所谓的“电子云”。

  对付更庞杂的原子来讲,电子浮现的概率区域取决于电子所处的能级巨细。遵守泡利不相容道理的注脚,单个电子轨道最多只可容纳两个电子,同时这两个电子的自旋倾向务必是相反的。

  为何电子不像太阳系八大行星那样环绕太阳运转有秩序地环绕原子核运转,而吵嘴常随机地浮现正在原子核边缘呢?

  原由实在并不庞杂。电子不停正在不息地吸取开释能量,原来没有放弃过。电子质地极度幼,约莫9.109×10⁻³¹千克。虽然质地极度幼,但是当电子正在原子核表高速运动时,电场偏转会开释能量,这种能量就以光子的时势对表辐射。对表辐射能量,电子的能量就会较少,轨道会低落迫近基态。

  相反,要是电子吸取能量(光子),电子的轨道就会跃迁到更能级,从基态到饱励态。要是吸取的能量越多,跃迁的轨道就越靠表,到了肯定水准电子就会齐全分离原子核管造,成为自正在电子。

  任何物体吸取到光,就相当于得回了能量,此中一局限能量会被电子吸取。电子吸取能量之后会跃迁到更高的能量,但除非电子吸取足够多的能量脱节原子核管造,不然电子仍旧会开释出光子从头回到我方原有的轨道(基态),由于电子老是方向于更安闲的状况,也即是基态。要是位于最表层的电子得回足够多的能量,电子就会脱节原子核管造,成为自正在电子。

  举个宏观的例子,处于山谷中的石头就相当于一种基态(安闲的状况),石头老是方向于处正在山谷中,要是有表部能量把石头搬到山坡或山顶(比方说你把石头搬到山坡或山顶),石头老是会滚落到山谷,回到我方历来的地点(基态)。

  因此说,光电效应并不是说光子能够转换成电子,而是说当电子吸取肯定能量的光子之后,我方造成了自正在电子,也就能形成电流。

  广泛地讲,光子实在是由物质(根本上都是光子)的运动形成的,电子正在发作跃迁的历程中开释或者吸取能量(光子)。正在开释或者吸取光子的历程中,物质的质地也会随之发作转折,这也是爱因斯坦质能方程的一种呈现,质地和能量原本即是一回事,而能量是更性子的东西。

  终末说一点,电子确实能够“造成”光子,有两种形式。第一,衰变,但是电子衰变的历程极其漫长,科学家们谋略出电子的证明能够抵达6.6×10²⁸年。第二,与正电子相撞发作湮灭,正在恒星主旨发作核聚变的历程中,每每浮现这种情形!返回搜狐,查看更多光子和电子都有什么特点?两者终究有什么联系?