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科普篇——光是如何产生的?

更新时间  2021-07-15 10:56 阅读

光是怎么产生的?

1)物质组成

任何可见的宏观物质都是由诸如原子、分子、离子这样的微粒所组成的。在这种情况下,分子是原子通过共价键结合而形成的,离子是原子间以离子键结合形成的,所以最终,物质由原子组成,如图1-1所示。

原子的构造

2)原子结构

如图1-2所示,原子由带正电的原子核和位于原子中心的核外电子组成。

按照量子力学,同一原子中的电子以非连续的轨道运动,并能沿不同的轨道传送。

移动,就像一辆汽车在高速公路上可以快速行驶,在城市里则可以缓慢地行驶。

如图1-3所示,玻尔的原子模型中,分别有三条电子轨道,对应的不同轨道有三个不同的能级。

如果n=l,电子和原子核之间的距离很小,原子处于一个低能量级的稳定状态,也称为基态*

|>1时,电子和原子核间的距离变大,原子跃迁到高能级不稳定态,也称为激发态。

原子的构成示意图

图示1-2原子的结构图示波尔的原子模型


波尔的原子模型

波尔的原子模型

3)原子的发光

受激状态下的原子不会长时间停留在高能级,会自发地跃入低能级基态,并释放出多余的能量。

若原子以光子的形式释放出能量,这种跃迁称为自发辐射跃迁,在此过程中物质会以特定频率发光,其频率取决于发生跃迁的两个能级的能量差:

V=(E2-E1)/h,式中4是普朗克常数,6.626X1034js;v表示光的频率lS-1

自生跃迁是除激光外,他4源的发光方式,它是一种随机跃迁过程,发出的光在相位、偏振态和传播方向上不相关。

从这一点可以看出,物质发光的本质是物质的原子、分子或离子在高能状态下由高能级跃迁到低能级,自发地释放出过多的能量,如图1-3所示。

物质发光的本质

物质发光的本质