为什么月亮会“发光”?
科普小知识2022-10-16 14:49:03
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在物理学史的长河中,惠更斯和牛顿第一个提出了光是易挥发的还是粒子的问题。由于牛顿在物理学领域的巨大影响,牛顿的“光的粒子理论”在很长一段时间内发挥了重要作用。此后,杨氏双缝实验证明了光的涨落,而且光的涨落理论占据了主要地位。
1905年,爱因斯坦接受了普朗克的量子理论,提出了光量子的概念,从而很好地解释了光电效应现象,并获得了1921年诺贝尔物理学奖。直到现在,人们普遍认识到光具有波粒二象性(物理学家德布罗意提出所有粒子都具有波粒二象性)。
不管光在不同的环境中如何出现,所有物体的发光机制都是一样的——量子跃迁。通俗地说,所谓的量子跃迁是指在原子内部,电子在不同能级之间的“跳跃”(跃迁)过程中会发射光子或吸收光子。当电子从高水平跃迁到低水平时,它们会释放光子。当电子从低能级跃迁到高能级时,它们吸收光子。因此,我们看到某个物体发光,因为原子中的电子已经完成了从高到低的跃迁。
那么,为什么我们能看到月亮“闪亮”?事实上,我们可以看到月亮“发光”不是靠月亮本身,而是靠太阳。核聚变一直在太阳内部进行。毫无疑问,太阳内部的大多数原子都处于高激发态,成群的电子从高能级跃迁到低能级,释放光子。
当太阳释放光子时,无数光子撞击月球。这时,月亮上布满了一面巨大的“镜子”。由于月球表面布满坑洼,月球的“大镜子”是一面巨大的漫反射镜。最后,完全反射的光子经历了成千上万的困难和风险,穿过大气层到达我们的眼睛。
注:波粒二象性是指微观粒子有时表现出波动(当粒子性质不显著时),有时表现出粒子性质(当波动不显著时),在不同条件下分别表现出波动和粒子性质。
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