常見的發(fā)光機理與電磁現(xiàn)象有什么關系
先澄清幾個基本概念。
1. 麥克斯韋方程屬于經(jīng)典物理范疇,或者說樓主所指的電磁學屬于經(jīng)典物理部分。麥克斯韋根據(jù)方程推導出電磁波的存在,同時發(fā)現(xiàn)電磁波在真空中的傳播速度等于光速,由此推斷出光也是一種電磁波。后期赫茲等人的實驗才得以證實。但這個理解層次并沒有到量子力學。
3. 熱輻射指的是物體受熱輻射出電磁波,出來的電磁波一般是連續(xù)波譜,但會集中在某個波段范圍。
4. 無論是麥克斯韋預言的電磁波,原子能級躍遷輻射出來的光,和熱輻射出來的電磁波,本質都是一樣的,全部是電磁波,也是光。
5.狹義上的光,通常說的是可見光,即我們能看到的紅橙黃綠藍靛紫七類顏色的光。廣義上的光,就是電磁波。例如無線電波、微波、紅外線、紫外線、X射線、伽馬射線,都屬于電磁波,也都是光。這也是我們常說X光檢查、伽馬光刀等等。人們心目中的電磁波,絕大部分傾向于微波和無線電波,我們?nèi)粘I钪衱ifi、手機信號、衛(wèi)星導航、無線廣播電視等都是這個波段的電磁波,它們也是光。
好了,理解了以上5點,就可以回答清楚這個問題了。光是電磁波,電磁波也是光。說明光子具有一D的波動性,比如它的頻率、波長、波速等性質,或者說,電磁波的能量量子就是光子。只是,不同電磁波段,涉及的光子頻率是不同的。我們看一眼電磁波譜就知道,原子能級躍遷產(chǎn)生的光子頻率,大部分在x射線、伽馬射線波段,能量相對比較高。熱輻射方面,主要出來的是紅外線,能量相對要低,波長比可見光要長。我們?nèi)粘I钪懈鞣N電磁和通訊設備用到的電磁波,波長更加長,屬于微波甚###無線電波波段,某些無線電波的波長甚###可以達到數(shù)千米量級。因此,原子躍遷出來的光,就是電磁輻射的一種。輻射出來的電磁波,其本質就是光子,都可以用量子力學來描述。
進一步,我們還可以理解場和粒子的概念,這就需要用到量子場論的基本概念。舉列來說,我們說的電磁波,實際上就是電磁場在空間上的周期變化造成的,或者說場的不均勻分布和動態(tài)變化造成的結果。那么場的變化,在量子力學框架下,就會產(chǎn)生所謂的“激發(fā)”,激發(fā)出來的粒子就是場對應的基本粒子。電磁場激發(fā)態(tài)下的就是光子。當然,其他的粒子,也都是各種場的激發(fā)態(tài)。
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