問題一：請問光是怎么產生的光的奧秘

蘇格蘭物理學家詹姆士?克拉克?――19世紀物理學界的巨人之一的研究成果問世，物理學家們才對光學定律有了確定的了解。從某些意義上來說麥克斯韋正是邁克爾?法拉第的對立面。法拉第在試驗中有著驚人的直覺卻完全沒有受過正式訓練，而與法拉第同時代的麥克斯韋則是高等數(shù)學的大師。他在劍橋大學上學時擅長數(shù)學物理，在那里艾薩克?牛頓于兩個世紀之前完成了自己的工作。

牛頓發(fā)明了微積分。微積分以“微分方程”的語言來表述，描述事物在時間和空間中如何順利地經歷細微的變化。海洋波浪、液體、氣體和炮彈的運動都可以用微分方程的語言進行描述。麥克斯韋抱著清晰的目標開始了工作――用精確的微分方程表達法拉第革命性的研究結果和他的力場。　　麥克斯韋從法拉第電場可以轉變?yōu)榇艌銮曳粗嗳贿@一發(fā)現(xiàn)著手。他采用了法拉第對于力場的描述，并且用微分方程的精確語言重寫，得出了現(xiàn)代科學中最重要的方程組之一。它們是一組8個看起來十分艱深的方程式。世界上的每一位物理學家和工程師在研究生階段學習掌握電磁學時都必須努力消化這些方程式?！　‰S后，麥克斯韋向自己提出了具有決定性意義的問題：如果磁場可以轉變?yōu)殡妶?，并且反之亦然，那若它們被永遠不斷地相互轉變會發(fā)生什么情況？麥克斯韋發(fā)現(xiàn)這些電―磁場會制造出一種波，與海洋波十分類似。令他吃驚的是，他計算了這些波的速度，發(fā)現(xiàn)那正是光的速度！在1864年發(fā)現(xiàn)這一事實后，他預言性地寫道：“這一速度與光速如此接近，看來我們有充分的理由相信光本身是一種電磁干擾?！?/p>

這可能是人類歷史上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。有史以來第一次，光的奧秘終于被揭開了。麥克斯韋突然意識到，從日出的光輝、落日的紅焰、彩虹的絢麗色彩到天空中閃爍的星光，都可以用他匆匆寫在一頁紙上的波來描述。今天我們意識到整個電磁波譜――從電視天線、紅外線、可見光、紫外線、X射線、微波和γ射線都只不過是麥克斯韋波，即振動的法拉第力場。根據(jù)愛因斯坦的相對論，光在路過強引力場時，光線會扭曲。

光的科學

光是一種人類眼睛可以見的電磁波（可見光譜）。在科學上的定義，光有時候是指所有的電磁波譜。光是由一種稱為光子的基本粒子組成。具有粒子性與波動性，或稱為波粒二象性。光可以在真空、空氣、水等透明的物質中傳播。光的速度：光在真空中的速度為每秒30萬公里（精確點就是c=299792458m/s），光從太陽到地球只需八分鐘。

人類肉眼所能看到的可見光只是整個電磁波譜的一部分。電磁波之可見光譜范圍大約為390～760nm(1nm=10^-9m=0.000000001m)，　　光分為人造光和自然光。

自身發(fā)光的物體耿為光源，光源分冷光源和熱光源。如圖為人造光源。夜空中的禮花

有實驗證明光就是電磁輻射，這部分電磁波的波長范圍約在紅光的0.77微米到紫光的0.39微米之間。波長在0.77微米以上到1000微米左右的電磁波稱為“紅外線”。在0.39微米以下到0.04微米左右的稱“紫外線”。紅外線和紫外線不能引起視覺，但可以用光學儀器或攝影方法去量度和探測這種發(fā)光物體的存在。所以在光學中光的概念也可以延伸到紅外線和紫外線領域，甚至X射線均被認為是光，而可見光的光譜只是電磁光譜中的一部分。

人眼對各種波長的可見光具有不同的敏感性。實驗證明正常人眼對于波長為555納米的黃綠色光最敏感，也就是這種波長的輻射能引起人眼最大的視覺，而越偏離555nm的輻射，可見度越小。

光具有波粒二象性，即既可把光看作是一種頻率很高的電磁波，也可把光看成是一個粒子，即光量子，簡稱光子。

光速取代了保存在巴黎國際計量局......>>

問題二：光是如何產生的?光通常是由電子能量改變時產生的，具體地說，就是電子從高能量狀態(tài)到低能量狀態(tài)轉變時，所失去的能量將轉化為光子。

光的本質是電磁波，電磁波分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線幾種。

無線電波一般是由導體內的自由電子被激發(fā)，在能量降低時發(fā)出。

紅外線、可見光、紫外線是由原子的價電子被激發(fā)到高能級后，向低能級躍遷時產生的。

X射線由原子的內層電子激發(fā)-躍遷產生。

γ射線來自于原子核內部，在原子核內涉及到放射性衰變、核裂變、聚變等過程中，有電子的產生和消亡時，常有γ光子伴隨產生。同時在高等粒子的碰撞、衰變、正反粒子湮滅時也常常產生γ光子，例如電子和正電子湮滅時，就產生一對γ光子。

問題三：宇宙中的光是怎么形成的宇宙中，所有的物質分子都會發(fā)出電磁波，電磁波的波長在400~760nm之間，就是可見光。

問題四：光是怎么產生的?原子的核外電子也是在不停地運轉著，運轉著的電子也會伴生著電磁波。上述物質巖漿、鐵水、火焰、燈絲等高溫物質的發(fā)光，就來自于高溫物質核外電子躍遷運動所伴生的電磁波，也就是高溫物質運轉著的核外電子躍遷所輻射的電磁波。

當然常溫下物質的核外電子也是在運轉著，只是速率較低，這時躍遷輻射的電磁波頻率大多在紅外線范疇，所涉及的是傳熱，不在本文討論。

電子的運動分為線性運動和振動，核外電子的繞核運動及在導電時電子的流動是電子的線性運動，線性運動所伴生電磁波的宏觀表現(xiàn)是磁場。另外與發(fā)光息息相關的是電子的振動。當溫度較高時，電子繞核運轉同時的躍遷運動是一種振動；電子在強磁場或電場作用下也會發(fā)生振動，電子振動所伴生的電磁波的宏觀表現(xiàn)是不同頻率的光。

于是光是從哪里來的？光是怎樣形成的？就有了答案：電子在運動時伴生著電磁波，光的形成是由于電子振動所伴生的電磁波。而不是所謂的光子。

光源中的光來自于電子的振動，電子振動所伴生的電磁波輻射形成了光波，電子振動的頻率構成了光波的頻率，大量電子振動所伴生的電磁波輻射形成了光源。

電子振動由兩種原因所引發(fā)，一是高溫物質核外電子的躍遷所引發(fā)的振動，這種振動需要物質的溫度大大高于環(huán)境溫度，運轉速率很高的核外電子躍遷輻射才能達到可見光的頻率，我們把這種高溫物質核外電子的躍遷輻射所形成發(fā)光的光源叫熱光源。二是電子在磁場或電場的作用下引發(fā)的受激振動，這樣的電子振動與溫度無關、與核外電子運轉速率無關，我們把這種不需要高溫而使電子振動所形成輻射的光源叫冷光源。

熱光源熱光源是高溫物質核外電子躍遷運動所伴生的電磁波輻射。

當物質溫度高于環(huán)境溫度，其核外電子的速率升高，速率較高的核外電子就發(fā)生躍遷運動（繞核運轉時降低速率的振動），向外輻射一定頻率的電磁波。物質的溫度越高，核外電子的速率就高，電子躍遷所輻射的頻率就越高。于是我們就看到了熱物質的發(fā)光。如：火光、燭光、白熾燈的燈光，以及前述鋼鐵、玻璃、石頭等燒紅時的發(fā)光。

火光為什么是紅的？因為這些物質的溫度在800-1000℃左右，核外電子的速率在紅色、橙色頻率附近，所以核外電子躍遷時輻射出橙紅色的光。而白熾燈的燈絲溫度在2500℃，其光色顯得白亮（其中多了橙、黃、綠的成分）。熱光源一般是多種頻率共存的，除了橙光、紅光，還有大量的紅外波、微波，這些波我們的眼睛看不見，所以熱光源的發(fā)光效率很低（白熾燈的發(fā)光效率僅有7%）。

冷光源冷光源是在電場、磁場作用下電子受激振動所伴生的高頻率電磁波。這里電子是指自然界游離電子及原子的核外層電子（非躍遷運動）。

因為冷光源的發(fā)光是電子在磁場或電場作用下發(fā)生振動所伴生的電磁波，這種高頻振動與電子繞核運轉的速率無關、與物質的溫度無關，僅僅與電子振動的頻率、振幅相關，發(fā)光時不會伴有強烈的發(fā)熱，不會伴有大量的紅外波、微波。所以發(fā)光效率高，能節(jié)約大量的能源。如：日光燈、節(jié)能燈、極光、螢火蟲的發(fā)光、半導體發(fā)光（LED）等。

日光燈：日光燈的光是在高電壓電場作用下，電子穿過水銀蒸汽和氖氣混合氣體時使得這些氣體表層電子發(fā)生強烈的振動，電子的高頻振動伴生著紫外線（高頻電磁波），紫外線在管壁的熒光物質作用下，形成了近似日光的明亮燈光。由于是表層電子發(fā)生振動所伴生的紫外電磁波，并沒有太大地提高氣體的核外電子繞核運轉的速率，所以氣體的溫度沒有大幅度的升高，只是在電子經過氣體表面時氣體核外電子有一些保護性的升溫（約50℃），所以人們把日光燈叫做冷光源，其發(fā)光效率較高。

霓虹燈：霓虹燈的發(fā)光原理與日光燈相似，也是在高電壓的作用下，電子穿過氣體，......>>

問題五：光子是怎樣產生的？自由電子和光子都是繞核電子撞擊原子核而產生，發(fā)射或輻射出來的一種粒子。兩種粒子的產生與原子處于何種熱狀態(tài)有關。一般來說；物體的溫度越高，物體向外輻射的光子數(shù)量就越多，反之，物體向外發(fā)射的都是自由電子。自由電子與光子在運動的形式和速度的問題上是有區(qū)別的。一般來說；光子的平運動速度快而自身的轉運動速度慢，相比較，自由電子的平運動速度慢而自身的轉運動速度快。粒子運行軌道的大小與粒子自身轉運動的速度成反比。光子由于自轉的速度慢，所以光在太空中的運動軌道非常大，自由電子運動的軌道雖然小的多，但是，自由電子屬于轉動速度不相同的類粒子（光也是如此，不能把光看成是一個模型中出來的東西）。自由電子在物體周圍的存在一般離物體越近其數(shù)量越多，即密度越大。也就是說；自由電子在物體周圍的分布是不均勻的。所謂“場”其實就是自由電子在物體周圍運動所出現(xiàn)的一種存在狀態(tài)?！皥觥贝嬖谟行驙顟B(tài)與無序狀態(tài)的問題，所謂有序是指；自由電子在物體周圍的運動方向大都是一致的。就像空氣分子在龍卷風運動狀態(tài)下的存在那樣。這類場如；電場，磁場，從宏觀的層面上講；表現(xiàn)有一定的作用（合）力。所謂無序是指；自由電子在物體周圍運動的方向上很雜亂，不能形成有效的作用（合）力，所以從宏觀的層面上講；人們感覺不到它的存在（電子雜音）。其實從分力而不是從合力的角度上講，有序場與無序場的總動能量是一樣的。比如；一塊鐵，在有磁和無磁狀態(tài)下其原子發(fā)射的自由電子總量是一樣的，不同的是；在有磁狀態(tài)下自由電子運動的方向是一致的，這樣磁體產生了S和N極即拋出極和吸入極。因此在自然界中，物質的群體運動存在這樣一條法則或公理即；有序則強，無序則弱。有人會問；宇宙間是否存在光場呢？當然存在光場，凡是發(fā)光的物體周圍都存在光場。光場的范圍比自由電子場的范圍大的多。（光的運動從小尺度上講；是直線運動。從大尺度上講；光的運動是曲線運動或軌道運動）比如；太陽周圍存在光場，銀河系周圍存在光場，等。物體發(fā)射的光一般是無序的，所以光場一般也是無序的場。

問題六：光是怎么來的極光是怎么產生的呢許多世紀以來，這一直是人們猜測和探索的天象之謎。從前愛斯基摩人以為那是鬼神引導死者靈魂上天堂的火炬。13世紀時，人們則認為那是格陵蘭冰原反射的光。到了17世紀，人們才稱它為北極光――北極曙光（在南極所見到的同樣的光稱為南極光）。隨著科技的進步，極光的奧秘也越來越為我們所知，原來，這美麗的景色是太陽與大氣層合作表演出來的作品。在太陽創(chuàng)造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為“太陽風”。太陽風是太陽噴射出的帶電粒子，是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流。太陽風在地球上空環(huán)繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場。地球磁場形如漏斗，尖端對著地球的南北兩個磁極，因此太陽發(fā)出的帶電粒子沿著地磁場這個“漏斗”沉降，進入地球的兩極地區(qū)。兩極的高層大氣，受到太陽風的轟擊后會發(fā)出光芒，形成極光。在南極地區(qū)形成的叫南極光。在北極地區(qū)形成的叫北極光。1890年，挪威物理學家柏克蘭認為，離地球1.5億千米的太陽幾乎連續(xù)不斷地向地球放射物質點。而離地球5萬千米至6.5萬千米以外有一層磁場將地球罩住，當太陽的質點直射這層磁場而被擋住時，它便向地球四周擴散，尋找鉆入的空隙，結果約有1％的質點鉆入北磁極附近的大氣層。每顆太陽質點含有等于1000伏特的電力。它們在100千米外的高空大氣層中與原子和多半由氧和氮構成的分子相遇，原子吸收了太陽質點所含的一部分能量時，立即又將這能量釋放出來而產生極強的光，氧發(fā)出綠色和紅色的光，氮則發(fā)出紫、藍和一些深紅色的光。這些繽紛的色彩組成了綺麗壯觀的極光景象。目前許多科學家正在對極光作深入的研究。人們看到的極光，主要是帶電粒子流中的電子造成的。而且極光的顏色和強度也取決于沉降粒子的能量和數(shù)量。用一個形象比喻，可以說極光活動就像磁層活動的實況電視畫面。沉降粒子為電視機的電子束，地球大氣為電視屏幕，地球磁場為電子束導向磁場?？茖W家從這個天然大電視中得到磁層以及日地空間電磁活動的大量信息。例如通過極光譜分析可以了解沉降粒子束來源，粒子種類，能量大小，地球磁尾的結構，地球磁場與行星磁場的相互作用，以及太陽擾亂對地球的影響方式與程度等。極光不但美麗，而且在地球大氣層中投下的能量，可以與全世界各國發(fā)電廠所產生電容量的總和相比。這種能量常常攪亂無線電和雷達的信號。極光所產生的強力電流，也可以集結在長途電話線或影響微波的傳播，使電路中的電流局部或完全“損失”，甚至使電力傳輸線受到嚴重干擾，從而使某些地區(qū)暫時失去電力供應。怎樣利用極光所產生的能量為人類造福，是當今科學界的一項重要使命。極光常常出現(xiàn)于緯度靠近地磁極地區(qū)上空大氣中的彩色發(fā)光現(xiàn)象。一般呈帶狀、弧狀、幕狀、放射狀，這些形狀有時穩(wěn)定有時作連續(xù)性變化。極光是來自太陽活動區(qū)的帶電高能粒子“可達1萬電子伏”流使高層大氣分子或原子激發(fā)或電離而產生的。由于地磁場的作用，這些高能粒子轉向極區(qū)，所以極光常見于高磁緯地區(qū)。在大約離磁極25°―30°的范圍內常出現(xiàn)極光，這個區(qū)域稱為極光區(qū)。在地磁緯度45°―60°之間的區(qū)域稱為弱極光區(qū)，地磁緯度低于45°的區(qū)域稱為微極光區(qū)。極光下邊界的高度，離地面不到100公里，極大發(fā)光處的高度約110公里左右，正常的最高邊界為300公里左右，在極端情況下可達1000公里以上。根據(jù)近年來關于極光分布情況的研究，極光區(qū)的形狀不是以地磁極為中心的圓環(huán)狀，而是更像卵形。極光的光譜線范圍約為3100―6700埃，其中最重要的譜線是5577埃的氧原子綠線，稱為極光綠線。早在2000多年前，中國就開始觀測極光，有著豐富的極光記錄。極光是......>>

問題七：男人老光是怎么形成的“老光眼”又稱老花眼，是指上了年紀的人，逐漸產生近距離閱讀或工作困難的情況。這是人體機能老化的一種現(xiàn)象

老花眼是人體生理上的一種正?，F(xiàn)象，是身體開始衰老的信號。隨著年齡增長，眼球晶狀體逐漸硬化、增厚，而且眼部肌肉的調節(jié)能力也隨之減退，導致變焦能力降低。因此當看近物時，由于影像投射在視網膜時無法完全聚焦，看近距離的物件就會變得模糊不清。即使注意保護眼睛老花眼，眼睛老花的度數(shù)也會隨著年齡增長而增加，一般是按照每5年加深50度的速度遞增。根據(jù)年齡和眼睛老花度數(shù)的對應表，大多數(shù)本身眼睛屈光狀況良好，也就是無近視、遠視的人，45歲時眼睛老花度數(shù)通常為100度，55歲提高到200度，到了60歲左右，度數(shù)會增至250度到300度，此后眼睛老花度數(shù)一般不再加深。

可佩戴老花鏡。

問題八：光是怎樣產生的？關于光的產生,最經典的理論就是原子能量躍遷發(fā)射光子的理論。這樣的理論認為原子從能量場或者受到能量物質丹撞擊中獲得能量后其電子能級（運行軌道）就會產生從低能級（軌道）向高能級（軌道）的躍遷，并吸收能量。同理當其電子因為激發(fā)作用從高能級向低能級躍遷時就會發(fā)射出光子釋放能量。光就是原子從高能級向低能級躍遷時輻射的具有能量的“光物質--光子”。如：“當原子從一能量較高的定態(tài)向能量較低的定態(tài)躍遷時，將以光的形式發(fā)射出一個光子，而原子從能量較低的定態(tài)向能量較高的定態(tài)躍遷時，必吸收一個具有一定能量的光子，此發(fā)射與吸收的光子的能量皆為hv=Em-En.....”這樣的理論有大量的計算公式證實了原子在發(fā)光過程中的能量交換現(xiàn)象。并被認為比較“圓滿”地解釋了發(fā)光的原理。