光是怎样形成的？

明亮的火光照亮了我们的黑夜。与此同时，他们一个接一个地问一些奇怪的问题:光从哪里来？有人接了-光源。然而，我们今天想讨论的是:为什么光源会发光？光源中的光来自哪里？光源中的光是如何形成的？

[实验]几十万年前，人类发明了火的用途。橙红色的火焰伴随着人类进入了今天的文明世界。“为什么火是红色的？”几千年来，这一直是一个永恒的话题。

在初冬，当煤炉在家里燃烧时，煤变成红色，铁变成红色，玻璃变成红色，石头变成红色。为什么所有的材料在热的时候都会发出红光？为什么天然物质如岩浆、铁水、火焰和灯丝在加热到一定程度时会发光？

[分析]现代研究表明，光是电磁波，红光、橙光和蓝光是不同频率的电磁波。物质由原子组成，原子由原子核和从原子核向外移动的电子组成。物质原子中的电磁波来自哪里？电磁波能凭空产生吗？

奥斯特的实验发现，DC线周围会产生磁场。我们已经在J 2文章中探索了微观机制:电子的运动(线性运动，旋转)伴随着磁场。

电子的运动分为线性运动和振动。原子核外围绕原子核的电子运动和导电时的电子流是电子的线性运动。伴随线性运动的电磁波的宏观表现是磁场。此外，与发光密切相关的是电子的振动，它使电磁场与场源分离，形成电磁波。

当温度较高时，电子围绕原子核的跃迁运动是一种振动。电子也在强磁场或电场的作用下振动。伴随电子振动的电磁波的宏观表现是不同频率的光。

那么，光从哪里来？光是如何形成的？有一个答案:当电子运动时，它们伴随着电磁场，电子的振动导致伴随的电磁场从场源分离，形成电磁波。光的形成是由于电子振动产生的电磁波。不是所谓的光子。

上述物质，如岩浆、铁水、火焰、灯丝等高温物质的发光，来自高温物质的核外电子跃迁运动。跃迁运动是核外电子在能级之间的跳跃，是一种振动，所以它可以伴随电磁波。热释光是高温物质运行时核外电子跃迁辐射的电磁波。

光源中的光来自电子的振动，伴随电子振动的电磁波辐射形成光波，电子振动的频率形成光波的频率，伴随大量电子振动的电磁波辐射形成光源。

电子的振动有两个原因。一个是由高温物质原子核外的电子跃迁引起的振动。这种振动要求物质的温度远远高于环境温度。高工作速率的电子在原子核外的跃迁辐射可以达到可见光的频率。我们称这种高温物质原子核外的电子跃迁辐射形成的发光光源为热光源。第二种是电子在磁场或电场作用下产生的激发振动。这种电子振动与温度和原子核外电子的运行速度无关。我们称这种光源为冷光源，它不需要高温来辐射电子。

热光源热光源是伴随高温物质原子核外电子跃迁运动的电磁波辐射。

当物质的温度高于环境温度时，其核外电子的速率增加，速率较高的核外电子经历跃迁运动(绕核运行时振动降低速率)，并向外辐射一定频率的电磁波。物质的温度越高，原子核外的电子速率越高，电子跃迁辐射的频率越高。所以我们看到了热物质的光芒。例如，火光、烛光和白炽灯，以及上面提到的钢、玻璃和石头燃烧时发出的红光。

为什么火是红色的？因为这些物质的温度在800-1000℃左右，并且核外电子的速率接近红色和橙色频率，所以核外电子在跃迁期间发出橙红色的光。白炽灯的灯丝温度为2500℃，其浅色呈白色(有橙色、黄色和绿色成分)。热光源通常以多种频率共存。除了橘色光和红色光之外，还有大量的红外线和微波，我们的眼睛看不见，因此热光源的发光效率很低(白炽灯的发光效率只有7%)。

冷光源冷光源是在电场和磁场作用下，伴随着电子激发振动的高频电磁波。这里，电子指的是自然界中的*电子和原子核外层原子中的电子(非跃迁运动)。

因为冷光源的发光是在磁场或电场作用下伴随电子振动的电磁波，这种高频振动与电子在原子核周围运动的速度无关，与物质的温度无关，只与电子振动的频率和振幅有关，发光时不会伴随强烈的加热和大量的红外波和微波。因此，发光效率高，并且可以节省大量能量。例如荧光灯、节能灯、极光、萤火虫、半导体发光二极管等。

荧光灯:荧光灯的光是在高压电场的作用下。当电子穿过汞蒸气和氖的混合气体时，气体表面的电子会产生强烈的振动。电子的高频振动伴随着紫外线(高频电磁波)。在管壁上荧光物质的作用下，紫外线形成类似于阳光的强光。由于伴随表面电子振动的紫外电磁波并没有大大提高气体的核外电子在原子核周围的速度，气体的温度并没有大大增加，但是当电子通过气体表面时，气体的核外电子有一定的保护性温升(约50℃)，所以人们称荧光灯为冷光源，这种光源具有较高的发光效率。

霓虹灯:霓虹灯的原理类似于荧光灯。在高电压的作用下，电子穿过气体，导致气体表面的电子振动并发光。如果灯管里充满了氖，它会发出红光，氩会发出紫光，汞蒸气会发出灰绿色的光，这样城市的夜空就会有这种多彩的光辉。不同的荣耀是不同频率的电磁波。霓虹灯告诉我们，不同的气体在其原子核外有不同的电子速率，它们的振动频率是稳定的。

极光:极光是自然界在地球两极附近发出的彩色天空光。极光出现在100到300公里的高度。电离层中与*电子相关的磁场与地球磁场相互作用，引起电子和相关电磁波的强烈振动。极光也是冷光。极光的出现与高空电子流的方向和速度与地球磁力线的相互作用有关。因此，极光可以显示各种频率和颜色。色彩会发生变化。

将来，人们可以模拟极光的形成原理，利用磁场和电子流的相互作用，使电子振动发光，从而制成发光效率高的人工极光光源。

半导体发光二极管:近年来，半导体发光因其发光效率高(90%)、颜色多样、响应速度快、形状多样而受到人们的青睐。

半导体是通过杂质和四价和五价晶体的结合而具有特殊效率的电路元件，例如二极管和三极管。发光二极管是一种发光二极管。

发光二极管的工艺如下:在纯半导体晶体中加入少量三价元素，形成P型(缺电子或带正电)晶体；在纯半导体晶体中加入少量高价电子元素，形成N型(多电子或带负电荷)晶体；在P型晶体和N型晶体的结处形成PN结。

当电流从N流向P时，由于越来越多和越来越少的电子在PN结处连接，形成了电子运动的无序，并且一些电子由于外部电子的干扰而振动。电子的低频振动发出红外线，半导体发热。电子的高频振动发出电磁波，使半导体发光。

发光二极管可以根据不同的混合材料或不同的电压发出不同频率(颜色)的亮光。由于该电子的振动不是跃迁运动，发光二极管属于冷光源，发光效率高，可制成节能照明灯。此外，这种发光可以随着电流的变化而立即改变，并且响应达到毫秒级，从而使得生产高质量平板显示器成为可能。

总而言之，自然界中各种不同频率的光都是由电子振动和辐射引起的，“光子”理论是没有根据的。无论是热光源还是冷光源发出的光都是电子振动辐射的电磁波，大自然由此形成了一个简单高效的灿烂世界。