爱因斯坦 光子是什么东西?


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光子是我们宇宙最重要的一种东西 , 也是人类最重要的一种宝贝 。 没有光子 , 我们的世界将一片漆黑 , 我们所有对宇宙的认识都将化为乌有 。 科学家们很早就对光子进行了研究 , 对光子本质和特性的了解 , 引领着人类的前行 。
光子是一种量子 , 因此它的正式名称叫光量子 , 表达式为E=mc2=hν 。 科学界对光子的研究已经很深了 , 可以说 , 如果没有对光子性质的研究 , 就没有现代物理学理论的建立 , 一切都要推倒重来 。
光量子的概念是1905年由爱因斯坦提出 。
光子是一种规范玻色子 , 是电磁辐射的载体 , 是传递电磁相互作用的基本粒子 。 光子以光速运动 , 在真空中的传播速度为每秒接近30万公里 , 光子具有能量、动量、质量 。 但光子无法静止 , 所以没有静止质量 。
【爱因斯坦|光子是什么东西?】光子的质量是相对论质量 , 公式为:按照质能方程 , E=mc2=hν , 求出m=hν/c2 。 计算方法为:由于频率为v的光子的能量为E=hv , (其中h为普朗克常数) , 故由质能公式可得其质量为:m=E/c2=hv/c2其中c2表示光速的平方 , 这个方法由爱因斯坦首先提出 。
爱因斯坦预言玻色-爱因斯坦凝聚态的存在 , 就是在特定的温度条件下 , 一些原子会“凝聚”到同一状态 。 光子也具有这种性质 。 这个预言已经被科学家的试验所证实 。
因此 , 科学界对光量子得出了如下性质:光子有速度、能量、动量、质量 , 有凝聚 。 光子不可能静止 。 光子可以变成其它物质(如一对正负电子) , 但能量守恒、动量守恒 。
以上就是近百年来人类对光子研究的成果 。 至于光子是个什么模样 , 凭目前人类的能力还没有办法直观的“看到” , 只能描述 , 它就是一个很小很小的粒子 , 这个粒子的体积可能为0或接近0 , 它具有波粒二象性 , 既可以一粒一粒的发出 , 又会发生衍射 , 以波的方式发出 。
但有些科学家认为 , 光子可能有静止质量 , 如果实验能够最终检测到光子的静止质量 , 一些经典理论将要改写 。
我国的华中科技大学罗俊完成了一项实验 , 将光子静止质量上限较之前已知的质量上限提高了1/20 , 得出了在任何情况下 , 光子的静止质量都不会超过10^-54公斤的结论 。
如果光子真的存在静止质量 , 虽然短期不会影响到人们的日常生活 , 但其产生的后果将是根本性的 , 这个世界光速是不是极限速度都要重新考量 。
这些对光速描述都是经过无数次实验和计算得到的 , 光速理论正在被一个个科学发现所证实 , 正在运用到造福人类的一个个发明创造中 , 检验着其正确性和精确性 。
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