Popular Science - How is light produced?

光是怎么产生的？

1)物质组成

任何可见的宏观物质都是由诸如原子、分子、离子这样的微粒所组成的。在这种情况下，分子是原子通过共价键结合而形成的，离子是原子间以离子键结合形成的，所以最终，物质由原子组成，如图1-1所示。

2)原子结构

如图1-2所示，原子由带正电的原子核和位于原子中心的核外电子组成。

按照量子力学，同一原子中的电子以非连续的轨道运动，并能沿不同的轨道传送。

移动，就像一辆汽车在高速公路上可以快速行驶，在城市里则可以缓慢地行驶。

如图1-3所示，玻尔的原子模型中，分别有三条电子轨道，对应的不同轨道有三个不同的能级。

如果n=l，电子和原子核之间的距离很小，原子处于一个低能量级的稳定状态，也称为基态*

|>1时，电子和原子核间的距离变大，原子跃迁到高能级不稳定态，也称为激发态。

图示1-2原子的结构图示波尔的原子模型

波尔的原子模型

3）原子的发光

受激状态下的原子不会长时间停留在高能级，会自发地跃入低能级基态，并释放出多余的能量。

若原子以光子的形式释放出能量，这种跃迁称为自发辐射跃迁，在此过程中物质会以特定频率发光，其频率取决于发生跃迁的两个能级的能量差：

V=(E2-E1)/h，式中4是普朗克常数，6.626X1034j乘s;v表示光的频率lS-1。

自生跃迁是除激光外，他4源的发光方式，它是一种随机跃迁过程，发出的光在相位、偏振态和传播方向上不相关。

从这一点可以看出，物质发光的本质是物质的原子、分子或离子在高能状态下由高能级跃迁到低能级，自发地释放出过多的能量，如图1-3所示。

物质发光的本质