它更像是一种粒子云 , 而不是任何其他类型的物质 。 虽然等离子体确实与气体有着相似的地方 , 但它与气体完全不同 。
这是因为自由电子之间彼此缺乏亲和力 , 因此它们之间没有持续的物理接触 。
这也就意味着等离子可以像液体或流体一样流动并在特定区域组成 。
不过要想构建等离子体 , 必须满足电离的要求 , 换句话说 , 等离子体使一种电离气体 , 它能够反射无线电波等低频电磁波 。
火焰中的粒子活动会影响电磁场的变化 , 足够强的火焰能够屏蔽电磁场 。
之所以这样 , 是因为足够多的负电电子和带正电的离子是局部自由的 。
正如刚才所说 , 它们的物理行为导致了它们能够对入射电厂做出强烈反应 , 并会出现移动来抵消这些电场 。
从这一方面来看 , 它是一中定义更加严格的气体 。
在火焰中 , 空气中的原子发生电离 , 因为火焰的温度高到足以让原子出现相互碰撞 , 并且剥离电子 。
所以 , 在火焰中 , 电离量取决于温度 。 此外 , 其他机制也可能导致电离 。
例如闪电 , 高强度的电流会导致电离现象出现 , 而在电离层中 , 阳光会导致电离 。
所以综合这几个方面来看 , 火焰必须在严格标准下 , 也就是在一个温度梯度或者说温度范围中 , 它才能被称之为等离子体 。
日常生活中我们常见的普通打火机、蜡烛什么的 , 它们的温度最多1500摄氏度 , 但这样的温度太低并不能产生大量离子 。
因此从这方面来讲 , 这两种火焰并不是等离子体 。
值得一提的是 , 我们在火焰中看到的光亮和颜色 , 这是因为火焰中有燃烧不充分的燃料颗粒 , 它并不是等离子火焰产生的 。
这些颗粒非常炙热 , 以至于它们能够发出光 。 所以在化学实验中 , 我们将火焰放入氧气充分的环境中 , 燃烧效果会更加耀眼 。
有人可能会说极光、霓虹灯也是等离子体 。 不过它们内部气体很稀薄 , 单位体积的物质非常少 , 所以不能产生宏观高温 。
光的表现说完了火焰 , 现在我们再来简单地讨论一下光 , 它是什么形态 。
对于光来讲 , 光的复杂程度不亚于火焰 。 而它也是火焰的一部分 。
在物理定义中的光 , 可以泛指任何波长的电磁辐射 , 例如伽马射线、X射线、微波或者无线波 。
不过光的主要特性在于强度和传播方向 , 以及频率或波长光谱和偏振 。
可见光通过光子(无质量粒子)传播 , 光子代表电磁场的量子 , 可以作为波和粒子进行分析 。
电磁波经过加速的带电粒子发射 , 这些波随后便能与其他带电粒子相互作用 , 并为此施加力 。
但光太复杂了 , 直到今天 , 科学家仍在激烈的讨论 。 为了解释光的性质 , 由此出现了波粒二象性理论 。
不过我们从光源这块来看 , 前面我们说到火焰中的自由带电粒子 , 它们的减速便可以产生可见辐射 。
不同辐射带来的便是电磁光谱中展现的那样 , 任意电磁波可以通过傅里叶分析表示为正弦单色波 。
而这些单色波又可以分别分类到电磁辐射频谱区域中 。
光子的能量表现也从另一个方面影响着光 , 如果波长或能量超过普朗克能量的光子 , 则需要新的理论进行描述 。
事实上 , 人类真正认识光也不过300多年 , 经过物理体系的不断构建和完善 , 对光的研究也越来越丰富 。
因此 , 要想描述光 , 我们必须将描述环境进行严格细分 。
例如可见光和不可见光 , 对光的描述更多就侧重于电磁波和电磁辐射 。 而在量子物理中 , 光被看作为波和粒子的共同体 。
如今物理学家已经认识到 , 光不属于任何形态 , 电磁辐射在较低频率下会表现得更像经典波 , 但在较高频率下更像是经典粒子 。
【物质有固体、液体和气体三种形态,那么火又是什么态?光呢?】围绕人类文明发展的火和光 , 从发现的第一天起 , 人类便注定要踏上漫无止境的求知之旅 。
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