光具有波粒二相性,是一种以电磁波形式传播的特殊粒子——光子,由光源产生,被迅亩余各种物体反射、折射进入人眼,并被感知,所以我们才能看到周围的景物。但是什么样的物体才是光源,是不是所有的物体都能产生光子呢?光子的产生途径又是什么呢?表面光子产生的途径很多,但归根结底遵循的都是一个机理——光电子理亩滚论。原子都是由原子核和核外电子构成,电子在自己的固定轨道上绕核旋转。根据能量最低原理,电子总是首先填充能量较低的轨道,处于稳定的基态;当获得一个额外能量,使它能够争脱核的束缚时,便可向高能量轨道跃迁,处于不稳定的激发态。此时该电子可通过向外辐射光子的形式降低自身能量回到基态,而光子的能量正好等于两个轨道能量之差。这种现象在我们日常生活中是非常普遍的,在很多工厂和公园中都可以看到发着黄光的钠气灯。学过化学的人都知道,钠原子核外有11个电子,分布在3个轨道上,最外层只有1个电子,称为3s电子,当它受到外界激发而发生跃迁时,会释放出波长为580纳米的光子,正好处于黄色可见光的波长范围。激发原子最常用的方法是加热,当用喷灯加热一块马蹄铁时,它会随着温度的提高先变成红色,达到足够热时会变成白色。这是由于红色光的能量最低,少量的热量就可将电子激发到一个最临近的高能轨道,回归时便释放出能量较低的红光。继续加热,受激发的电子数目增加,跃迁到不同的轨道,回归时释放出不同能量的可见光,相互叠加便成为白光。利用这种原理,人们用不同的方式产生热,再激发不同的元素,制造出各种形式和色彩的灯:钨灯:最常耐仔用的白炽灯的灯丝选用钨,具有很大电阻,通电可以产生很高的热量,同时灯泡中充满惰性气体防止灯丝氧化,可以产生亮度很大的白光。汽灯:很多信号灯用天然气或煤油作为热源。荧光灯:用电直接激发原子,而不是产生热量,可以防止额外的热量散失,达到节能的要求。激光器:利用能量激发一种激光介质,产生特定波长的光。化学灯:利用化学反应提供能量激发原子。
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