電磁波有關(guān)的問題!
電磁波有關(guān)的問題!
電磁波穿播速度比光小嗎?能在真空中傳播嗎?微波,無線電波,紅外線,紫外線都屬于電磁波嗎?
電磁波穿播速度比光小嗎?能在真空中傳播嗎?微波,無線電波,紅外線,紫外線都屬于電磁波嗎?
物理人氣:459 ℃時間:2020-06-16 02:43:09
優(yōu)質(zhì)解答
1、這牽扯到光子的定義.由于光波在與電子作用時,其能量是一份一份的,就是說最少也要給一定量,不能分割成再小的一份,所以我們定義了光子.一束光所帶有的能量不能無限小,最小也要一個光子那么多.一個光子的能量隨波長變長而變小.廣義地講,所有的電磁波都是有量子化的,就是說,所有的電磁波在進(jìn)行能量傳遞的時候都是一份一份的,所以,的確電磁波都是由光子構(gòu)成的.但是,為什么紅外線和比紅外波長再長的波大家就不說光子這個概念了呢?因為這個時候,每個光子的能量非常小,已經(jīng)完全沒有一份一份的意義了.例如,你看到樓梯是一階一階的,不連續(xù),類似于“高度子”,就是我們上樓梯的時候高度變化是一份一份不可再分的,和光子類似.但是如果樓梯臺階非常小非常小,小到你都看不清,樓梯就變成斜坡了,這時候再討論樓梯就沒有了意義.同樣,超過紅外波長的波,由非常多個能量非常小的光子構(gòu)成,討論它也沒有意義了.然而,光子這個概念并不局限于電磁波,在天體物理中,很多靜止質(zhì)量為0的粒子都可以叫做光子,參看時間簡史,高中應(yīng)當(dāng)能看懂.所以總起來說,電磁波,從廣義的角度講,都是由光子構(gòu)成的.而光子構(gòu)成的,不一定是電磁波(其實這也只是一個起名字的問題).2、外層電子躍遷情況太多啦,首先,所有原子的電子都有一定的概率發(fā)生躍遷,而外層電子的幾率更大,因為它們躍遷所克服的勢壘更小.即使沒有任何作用,電子也是有一定幾率躍遷的,只不過概率很小.只要有能量作用在電子上,都可以使他躍遷,例如,用光照,熱運動的原子間碰撞,電子束的碰撞,化學(xué)變化,核裂變或者核衰變,強電場激發(fā)等等.3、電磁波的產(chǎn)生方式很多,只要電磁場有周期變化,或者帶電體、磁體非勻速運動,都會產(chǎn)生電磁波.常用的我在這里舉例給你,首先,無線電波段,利用的是電流在導(dǎo)體中的來回震蕩.即電子在導(dǎo)體內(nèi)來回運動,這個頻率較低,電路即可發(fā)生.手機、廣播等等的電磁波都是用震蕩電路形成的,就是靠電子在導(dǎo)線中來回運動.然后從紅外到可見光,到一點點紫外,都可以利用電子的熱運動來產(chǎn)生,例如白熾燈,高溫使得里面的電子來回震動,包括原子核也是,所以產(chǎn)生電磁波.如此高頻的震蕩電路,已經(jīng)是無法制作的了,所以不能用第一種方法做這件事情.溫度越高,熱運動越劇烈,發(fā)出的光子能量也就越高,那么發(fā)出的光波長越短.理論上這個波長可以無限短的,但是事實上不可能,因為再短需要上萬甚至上億度高溫.所以從可見光開始,就可以利用外層電子躍遷發(fā)射了.外層電子向內(nèi)躍遷,可以發(fā)出光波,例如汞燈,氙氣燈等等.再短波長的電磁波,到了X射線波段,就是由內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生的了.內(nèi)層電子不同層之間的能量差遠(yuǎn)大于外層電子.X光常用的發(fā)射方法是將幾十千伏加速的電子撞擊在真空中的金屬靶上,讓這些電子撞擊金屬的內(nèi)層電子,使他們躍遷,而它們躍遷回來的時候發(fā)射X射線.(最早倫琴的X射線管就是這樣.)最后,最短波長的伽馬射線,只能由核變化產(chǎn)生.這只是最常用的,你要是拿著一塊磁鐵放在手里轉(zhuǎn)圈,理論上也能發(fā)出電磁波,可是,太微弱了,沒有意義4、光,只是一個頻率范圍(也就是波長范圍,它們的積是光速,不變的)內(nèi)的電磁波,一般我們稱人眼可見的光叫可見光波段,稍微長一點的叫紅外線,短一點的叫紫外線波段,這三個范圍習(xí)慣上叫“光”,當(dāng)然,X射線也有叫x光的,伽馬射線也有叫伽馬光的.因為從無線電波到可見光到伽馬射線,它們的本質(zhì)沒有區(qū)別,只是頻率不同而已.所以,光這個詞有時也泛指所有電磁波.在光電效應(yīng)中,為了克服金屬的逸出功(這個高中學(xué)的吧)光子至少具有紅外線波段的能量.這里的光應(yīng)該是泛指電磁波的,紅外線、可見光、紫外線、X射線、伽馬射線所引起的類似的效應(yīng)都叫做光電效應(yīng).關(guān)于最后一個問題,上面已經(jīng)說了一些了.電子躍遷和核反應(yīng)都可放出電磁波.電子躍遷是電子在不同能級之間的移動,它使得電子有一定的能量差,這個能量差可以來自光子,可以發(fā)出光子,也可以來自其他途徑比如另一個電子撞了它.核反應(yīng)放出的能量可以由其發(fā)出的電子、正電子、阿爾法射線、中子等等粒子的動能帶走,也可以以電磁波,也就是伽馬射線的形式帶走.對于電子躍遷和核變化,微觀上,一次變化只能放出一個光子,所以,高能變化就發(fā)出高能光子,也就是高頻率短波長的電磁波.
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