光是物质吗?它有重量吗?

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我们现在知道光既是粒子又是波。早在17世纪,艾萨克·牛顿爵士就提出了光的微粒理论,认为光是由微小的粒子组成的。然而,他的理论没有解释像衍射这样的现象。 托马斯·杨等科学家在19世纪进行的早期实验表明,

  波粒二象性

  我们现在知道光既是粒子又是波。早在17世纪,艾萨克·牛顿爵士就提出了光的微粒理论,认为光是由微小的粒子组成的。然而,他的理论没有解释像衍射这样的现象。

  托马斯·杨等科学家在19世纪进行的早期实验表明,光具有波浪形的行为。单缝实验证明了光通过窄缝或狭缝时的波状性质。

  光波也会相互干扰,形成光带和暗带的图案。光的这种波动性质是理解衍射和干涉等现象的基础。

  后来,阿尔伯特·爱因斯坦和马克斯·普朗克进行的实验表明,光也可以表现为离散粒子,现在被称为光子。光子是携带动量的能量束,当它们与物质相互作用时,甚至可以施加压力,这种现象被称为辐射压力。

  光子和质量

  光子有质量吗?光子是光的最小单位,不,它们没有质量。这很简单,光子构成光,它们没有质量;因此,光没有质量,不能称重,对吧?

  别这么快得出结论。因为光子有能量——正如阿尔伯特·爱因斯坦告诉我们的,能量等于物体的质量乘以光速的平方。光子没有质量怎么能有能量呢?

  实际上,爱因斯坦所证明的是能量和质量可以是一样的——所有的能量都有某种形式的质量。光可能没有静止(或不变)质量——描述物体重量的重量。

  但由于爱因斯坦的理论(以及光的行为就像它有质量,因为它受引力的影响),我们可以说质量和能量是共存的。在这种情况下,我们称之为相对论质量——物体运动时的质量,而不是静止时的质量。

  但它是引力场的一个来源,所以我们可以说,有光的盒子比没有光的盒子重——只要你能理解你测量的“重量”是能量的一种形式,而不是磅或公斤。

  电磁辐射

  光是电磁辐射的一种形式。电磁波谱的波长范围很广,从无线电波到x射线再到伽马射线。可见光是人眼可探测到的光谱的一部分,它由不同波长的颜色组成。光能是电磁波在可见光谱中携带的能量。

  电磁辐射不需要介质就能在空间中传输能量。这种特性将光和其他电磁波与机械波(如声波)区别开来,机械波需要物质介质才能传播。

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