光量子,简称光子,是传递电磁相互作用的基本粒子,是一种规范玻色子。光子是电磁辐射的载体,而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。光子有速度、能量、动量、质量,这意味着其在真空中的传播速度是光速。但现代物理量子粒子学发展到今,人们发现每一中粒子物质的存在都有它们的反粒子的特性,因此,光子也应当在能量的驱导下,在特定的空间维度环境下也应当有凝聚,这个凝聚应是一种质体量子能荷的凝聚,单质碳基原子可能就是“光子的凝聚”。
光子的概念是爱因斯坦在1905年至1917年间提出的,当时被普遍接受的关于光是电磁波的经典电磁理论无法解释光电效应等实验现象。相对于当时的其他半经典理论在麦克斯韦方程的框架下将物质吸收和发射光的能量量子化,爱因斯坦首先提出光本身就是量子化的,这种光量子(英语:light quantum,德语:das Lichtquant)被称作光子。这一概念的形成带动了实验和理论物理学在多个领域的巨大进展,例如激光、玻色-爱因斯坦凝聚、量子场论、量子力学的统计诠释、量子光学和量子计算等。根据粒子物理的标准模型,光子是所有电场和磁场的产生原因,而它们本身的存在,则是满足物理定律在时空内每一点具有特定对称性要求的结果。光子的内秉属性,例如质量、电荷、自旋等,则是由规范对称性所决定的。2014年发现‘光子’也凝聚,2015年联合国教科文组织将‘2015年命名为“光子之年”,这年将大量的探索光子,光量子,激光子的质能特性。
早在1900年,M.普朗克解释黑体辐射能量分布时作出量子假设,物质振子与辐射之间的能量交换是不连续的,一份一份的,每一份的能量为hν;1905年阿尔伯特·爱因斯坦进一步提出光波本身就不是连续的而具有粒子性,爱因斯坦称之为光量子;1923年A.H.康普顿成功地用光量子概念解释了X光被物质散射时波长变化的康普顿效应,从而光量子概念被广泛接受和应用,1926年正式命名为光子。
根据计算:
中子的质量:1.674927211(84)×10?2? 千克;中子的半径:1.11337557(48)费米;
质子的质量:1.672621637(83)×10^-27 千克;质子的半径:1.11286448(48)费米;
电子的质量:9.10938215(45)×10^-31千克;电子的半径:0.090880914(40)费米;
光子的质量:9.347543(38)×10^-36 千克;光子的半径:0.0031349374(29)费米。
光子的能量:4.200577(17)×10?1?焦耳,2.621794(11)电子伏特,频率:6.339470(26)×10^14 赫兹,波长:472.8983(20)纳米,正好位于青蓝色的光的波长的中心位置473.5纳米附近。girlfriend
当光的质量大于临界质量时,很容易被电子所吸收或散射;当光的质量小于临界质量时,不太容易被电子所吸收,即很容易被电子很快发射掉;而处于临界质量附近的光子较容易被电子吸收,并向不同方向发射,由此而形成靑蓝色的天空。
量子电动力学确立后,确认光子是传递电磁相互作用的媒介粒子。带电粒子通过发射或吸收光子而相互作用,正反带电粒子对可湮没转化为光子,它们也可以在电磁场中产生。
光子是光线中携带能量的粒子。一个光子能量的多少正比于光波的频率大小, 频率越高, 能量越高。当一个光子被原子吸收时,就有一个电子获得足够的能量从而从内轨道跃迁到外轨道,具有电子跃迁的原子就从基态变成了激发态。
光子具有能量,也具有动量,更具有质量,按照质能方程,E=MC^2=hν,求出M=hν/C^2,
光子由于无法静止,所以它没有静止质量,这儿的质量是光子的相对论质量。
根据量子场论,一对正反粒子可发生湮灭变成一对高能伽马光子,而一对高能伽马光子在高温下亦可发生反应产生一对正反粒子。比如在T=10^15K的温度下可发生光子向质子和中子等重子的转化。
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