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光子是新核放出的嗎（光子是新核放出的嗎為什么）

發(fā)布時(shí)間：2023-03-07 16:41:17 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 112 問大家

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于光子是新核放出的嗎的問題，以下是小編對(duì)此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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文章目錄列表:

1、為什么原子核衰變后，新核與衰變粒子a的質(zhì)量相同？
2、光子是核子嗎
3、光子是如何形成的？
4、原子核，電子，光子間的問題

光子是新核放出的嗎（光子是新核放出的嗎為什么）

一、為什么原子核衰變后，新核與衰變粒子a的質(zhì)量相同？

原子核衰變有三類。除a衰變外所民以質(zhì)量不變，放出的是電子或是光子。所以質(zhì)量不變。

a衰變質(zhì)量減4

二、光子是核子嗎

不是，光子是一種基本的量子，核子是原子核中的粒子。其實(shí)光子就是一個(gè)基本的量子粒子，它擁有一定的能量，可以在空間中傳播，而且它本身也具有一定的波動(dòng)性，這就是光子。光子的另一個(gè)特點(diǎn)就是它具有波粒二象性，也就是說，它既可以表現(xiàn)為波的形式，也可以表現(xiàn)為粒子的形式。在實(shí)驗(yàn)中，光子的運(yùn)動(dòng)可以模擬出不同的物理過程，因此在物理學(xué)中有許多關(guān)于光子的研究。

三、光子是如何形成的？

原始稱呼是光量子（light quantum），電磁輻射的量子，傳遞電磁相互作用的規(guī)范粒子，記為γ。其靜止量為零，不帶荷電，其能量為普朗克常量和電磁輻射頻率的乘積，ε=hv，在真空中以光速c運(yùn)行，其自旋為1，是玻色子。早在1900年，M.普朗克解釋黑體輻射能量分布時(shí)作出量子假設(shè)，物質(zhì)振子與輻射之間的能量交換是不連續(xù)的，一份一份的，每一份的能量為hv；1905年A.愛因斯坦進(jìn)一步提出光波本身就不是連續(xù)的而具有粒子性，愛因斯坦稱之為光量子；1923年A.H.康普頓成功地用光量子概念解釋了X光被物質(zhì)散射時(shí)波長變化的康普頓效應(yīng)，從而光量子概念被廣泛接受和應(yīng)用，1926年正式命名為光子。量子電動(dòng)力學(xué)確立后，確認(rèn)光子是傳遞電磁相互作用的媒介粒子。帶電粒子通過發(fā)射或吸收光子而相互作用，正反帶電粒子對(duì)可湮沒轉(zhuǎn)化為光子，它們也可以在電磁場(chǎng)中產(chǎn)生。

光子是光線中攜帶能量的粒子。一個(gè)光子能量的多少與波長相關(guān), 波長越短, 能量越高。當(dāng)一個(gè)光子被分子吸收時(shí),就有一個(gè)電子獲得足夠的能量從而從內(nèi)軌道躍遷到外軌道,具有電子躍遷的分子就從基態(tài)變成了激發(fā)態(tài)。

光子具有能量，也具有動(dòng)量，更具有質(zhì)量，按照質(zhì)能方程，E=MC^2=HV,求出M=HV/C^2,

光子由于無法靜止，所以它沒有靜止質(zhì)量，這兒的質(zhì)量是光子的相對(duì)論質(zhì)量。

光子是傳遞電磁相互作用的基本粒子，是一種規(guī)范玻色子。光子是電磁輻射的載體，而在量子場(chǎng)論中光子被認(rèn)為是電磁相互作用的媒介子。與大多數(shù)基本粒子相比，光子的靜止質(zhì)量為零，這意味著其在真空中的傳播速度是光速。與其他量子一樣，光子具有波粒二象性：光子能夠表現(xiàn)出經(jīng)典波的折射、干涉、衍射等性質(zhì)；而光子的粒子性則表現(xiàn)為和物質(zhì)相互作用時(shí)不像經(jīng)典的粒子那樣可以傳遞任意值的能量，光子只能傳遞量子化的能量。對(duì)可見光而言，單個(gè)光子攜帶的能量約為4×10-19焦耳，這樣大小的能量足以激發(fā)起眼睛上感光細(xì)胞的一個(gè)分子，從而引起視覺。除能量以外，光子還具有動(dòng)量和偏振態(tài)，但單個(gè)光子沒有確定的動(dòng)量或偏振態(tài)。

[編輯本段]光子與經(jīng)典電磁理論

命名

光子起初被愛因斯坦命名為光量子[7] 。光子的現(xiàn)代英文名稱photon源于希臘文 φῶς （在羅馬字下寫為phôs），是由物理化學(xué)家吉爾伯特·路易士在他的一個(gè)假設(shè)性理論中創(chuàng)建的[11] 。在路易士的理論中， photon指的是輻射能量的最小單位，其“不能被創(chuàng)造也不能被毀滅”。盡管由于這一理論與大多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相違背而從未得到公認(rèn)， photon這一名稱卻很快被很多物理學(xué)家所采用。根據(jù)科幻小說作家、科普作家艾薩克·阿西莫夫的記載，阿瑟·康普頓于1927年首先用photon來稱呼光量子[12] [13] 。

在物理學(xué)領(lǐng)域，光子通常用希臘字母γ （音： Gamma ）表示，這一符號(hào)有可能來自由法國物理學(xué)家維拉德（ Paul Ulrich Villard ）于1900年發(fā)現(xiàn)的伽瑪射線 [14] [15] ，伽瑪射線由盧瑟福和英國物理學(xué)家安德雷德（ Edward Andrade ）于1914年證實(shí)是電磁輻射的一種形式[16] 。在物理學(xué)領(lǐng)域，光子通常用希臘字母γ （音： Gamma ）表示，這一符號(hào)有可能來自由法國物理學(xué)家維拉德（ Paul Ulrich Villard ）于1900年發(fā)現(xiàn)的伽瑪射線 [14] [15 ] ，伽瑪射線由盧瑟福和英國物理學(xué)家安德雷德（ Edward Andrade ）于1914年證實(shí)是電磁輻射的一種形式[16] 。在化學(xué)和光學(xué)工程領(lǐng)域，光子經(jīng)常被寫為h ν ，即用它的能量來表示；有時(shí)也用f來表示其頻率，即寫為h f 。

物理性質(zhì)

用費(fèi)曼圖表示的正電子 - 負(fù)電子散射（也叫做BhaBha散射），波浪線表示交換虛光子的過程

參見：狹義相對(duì)論

從波的角度看，光子具有兩種可能的偏振態(tài)和三個(gè)正交的波矢分量，決定了它的波長和傳播方向；從粒子的角度看，光子靜止質(zhì)量為零[4] ，電荷為零[17] ，半衰期無限長。光子是自旋為1的規(guī)范玻色子，因而輕子數(shù) 、重子數(shù)和奇異數(shù)都為零。

光子的靜止質(zhì)量嚴(yán)格為零，本質(zhì)上和庫侖定律嚴(yán)格的距離平方反比關(guān)系等價(jià)，如果光子靜質(zhì)量不為零，那么庫侖定律也不是嚴(yán)格的平方反比定律[18] 。所有有關(guān)的經(jīng)典理論，如麥克斯韋方程組和電磁場(chǎng)的拉格朗日量都依賴于光子靜質(zhì)量嚴(yán)格為零的假設(shè)。從愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系和光量子能量公式可粗略得到光子質(zhì)量的上限：（公式缺）

這里？即是光子質(zhì)量的上限，？是任意電磁波的頻率，位于超低頻段的舒曼共振已知最低頻率約為7.8赫茲。

這個(gè)值僅比現(xiàn)在得到的廣為接受的上限值高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

參見光子：規(guī)范玻色子一節(jié)中對(duì)光子質(zhì)量的討論。

光子能夠在很多自然過程中產(chǎn)生，例如：在分子、原子或原子核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)電荷被加速的過程中會(huì)輻射光子，粒子和反粒子湮滅時(shí)也會(huì)產(chǎn)生光子；在上述的時(shí)間反演過程中光子能夠被吸收，即分子、原子或原子核從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，粒子和反粒子對(duì)的產(chǎn)生。

在真空中光子的速度為光速，能量和動(dòng)量p之間關(guān)系為（公式缺）；相對(duì)論力學(xué)中一般質(zhì)量為？的粒子的能量動(dòng)量關(guān)系為（公式缺）。

光子的能量和動(dòng)量僅與光子的頻率ν有關(guān)；或者說僅與波長λ有關(guān)光子的能量和動(dòng)量僅與光子的頻率ν有關(guān)；或者說僅與波長λ有關(guān) 。

從而得到光子的動(dòng)量大小為？

其中？也叫做狄拉克常數(shù)或約化普朗克常數(shù) ， k是波矢，其大小也叫做狄拉克常數(shù)或約化普朗克常數(shù) ，方向指向光子的傳播方向；？叫做波數(shù) ；？是角頻率。光子本身還攜帶有與其頻率無關(guān)的內(nèi)秉角動(dòng)量？：自旋角動(dòng)量？，其大小為光子本身，并且自旋角動(dòng)量在其運(yùn)動(dòng)方向上的分量(這一分量在量子場(chǎng)論中被稱作helicity )一定為？，兩種可能的值分別對(duì)應(yīng)著光子的兩種圓偏振態(tài)（右旋和左旋）。

從光子的能量、動(dòng)量公式可導(dǎo)出一個(gè)推論：粒子和其反粒子的湮滅過程一定產(chǎn)生至少兩個(gè)光子。原因是在質(zhì)心系下粒子和其反粒子組成的系統(tǒng)總動(dòng)量為零，由于動(dòng)量守恒定律，產(chǎn)生的光子的總動(dòng)量也必須為零；由于單個(gè)光子總具有不為零的大小為的動(dòng)量，系統(tǒng)只能產(chǎn)生兩個(gè)或兩個(gè)以上的光子來滿足總動(dòng)量為零。產(chǎn)生光子的頻率，即它們的能量，則由能量-動(dòng)量守恒定律（四維動(dòng)量守恒）決定。而從能量-動(dòng)量守恒可知，粒子和反粒子湮滅的逆過程，即雙光子生成電子-反電子對(duì)的過程不可能在真空中自發(fā)產(chǎn)生。

光子具有波粒二象性，即說光子像一粒一粒的粒子的特性又有像聲波一樣的波動(dòng)性，光子的波動(dòng)性有光子的衍射而證明，光子的粒子性是由光電效應(yīng)證明。

上面有人認(rèn)為光子的動(dòng)質(zhì)量為零是錯(cuò)誤的，光子的靜質(zhì)量為零，否則的話其動(dòng)質(zhì)量將為無窮大。但其動(dòng)質(zhì)量卻是存在的，計(jì)算方法是這樣的：首先，由于頻率為v的光子的能量為

E＝hv，（其中h為普朗克常數(shù)），故由質(zhì)能公式可得其質(zhì)量為：m＝E/c^2=hv/c^2

其中c^2表示光速的平方。該方法由愛因斯坦首先提出。

經(jīng)典的波有群速度與相速度之分。

光子的速度就是光速。

光子有速度、能量、動(dòng)量、質(zhì)量。光子不可能靜止。光子可以變成其它物質(zhì)（如一對(duì)正負(fù)電子），但能量守恒、動(dòng)量守恒。

華中科大羅俊教授重新確定光子靜止質(zhì)量上限

華中科技大學(xué)教授重新確定光子靜止質(zhì)量上限，有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為：光子靜止質(zhì)量為零是經(jīng)典電磁理論的基本假設(shè)之一。但有些科學(xué)家則認(rèn)為，光子可能有靜止質(zhì)量。如果實(shí)驗(yàn)最終檢測(cè)到光子存在靜止質(zhì)量，那么有些經(jīng)典理論將要有所變化。

在2月28日出版的美國《物理學(xué)評(píng)論快報(bào)》（PhysicalReviewLetters）上，有專文介紹說：“一項(xiàng)由中國科學(xué)家羅俊等完成的新的實(shí)驗(yàn)表明，在任何情況下，光子的靜止質(zhì)量都不會(huì)超過10的負(fù)54次方千克，這一結(jié)果是之前已知的光子質(zhì)量上限的1／20?！绷_俊和他的同事通過一種新穎的實(shí)驗(yàn)方法，在一個(gè)山洞實(shí)驗(yàn)室里將光子靜止質(zhì)量的上限，進(jìn)一步提高了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。

據(jù)悉，如果光子存在靜止質(zhì)量，雖然不會(huì)影響到人們的日常生活，但其產(chǎn)生的后果將是根本性的———例如，光速將隨波長的改變而變化，并且光波將像聲波一樣能夠產(chǎn)生縱向振動(dòng)。

四、原子核，電子，光子間的問題

電子怎樣脫離原子核束縛？

電子獲得外界的能量（例如光照，加熱到較高溫度），動(dòng)能升高，它就有脫離核的引力的趨勢(shì)，在向外跑的過程中電子的動(dòng)能降低，電勢(shì)能升高。如果前面電子獲得的能量不足夠高，那么這個(gè)電子跑到離核較遠(yuǎn)的地方后剩余的動(dòng)能就不足以使它完全脫離核的引力，即再也跑不出去了，仍在核的周圍運(yùn)動(dòng)。相反如果前面獲得動(dòng)能很大，那么電子將完全擺脫核的引力，成為自由電子。

又怎樣在其他原子核中自由移動(dòng)？

樓主的這個(gè)問題有點(diǎn)表達(dá)不當(dāng)，脫離一個(gè)原子的電子一般不能進(jìn)入其它原子核的內(nèi)部（能量不足夠大，核內(nèi)部的能量驚人）。只能在一定條件下（當(dāng)它離另一個(gè)原子不太遠(yuǎn)時(shí)，并且這個(gè)原子外圍有能量較低的空軌道時(shí)）電子就可能被這個(gè)核吸引，成為“俘虜”，這個(gè)電子又會(huì)繞著新的核運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然這種運(yùn)動(dòng)是受核束縛的，電子并不能自由移動(dòng)。

電子獲得能量后又怎樣釋放光子？

第一個(gè)問題中，如電子獲得外界的能量不足夠高，那么這個(gè)電子跑到離核較遠(yuǎn)的地方后剩余的動(dòng)能就不足以使它完全脫離核的引力，仍在核的周圍運(yùn)動(dòng)。這時(shí)的電子總能量較高不穩(wěn)定，通常在極短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)釋放多余的能量，這樣電子將再次返回到最初的穩(wěn)定狀態(tài)，期間放出的能量主要以光子的形式出現(xiàn)，即電子能量降低，同時(shí)放出光子。

再補(bǔ)充一點(diǎn)：核外電子的運(yùn)動(dòng)具有顯著的波動(dòng)性，并沒有明確的軌道，甚至并沒有明確的動(dòng)能，前文中用的這兩個(gè)概念是不夠嚴(yán)格的，具體細(xì)節(jié)需要在學(xué)習(xí)量子力學(xué)以后逐步深入理解。

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