王朝知道
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能量能不能离开物质而单独存在呢?光子是不是一种单纯的能量呢?否则,电灯怎么可能无限放射出光子呢?

王朝知道·作者佚名  2009-04-10  
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分类: 理工学科
 
问题描述:

当整个电路构成“回路”时,电子即被“循环”使用,在这一过程中,只是消耗电子的“动能”,不消耗“电子”本身,因此,我不明白电灯消耗电子的动能为什么能一直放射出光子,这个过程到底是怎么样的?请说明各种能量在微观世界详细的转化过程,而不是什么简单的做功,然后就转化成之类的

参考答案:

E=mc^2,狭义相对论的重要结论之一,也就是说能量和质量完全等价。如果可以精确测量的话,会发现任何物体能量的改变必然伴随着质量的改变。不过由于c(光速)值非常大,因此在宏观物体上这点表现的非常不明显。但是在微观现象中,特别是涉及到电磁相互作用的时候,这一点就很重要了。光子也是具有质量的,不过很特别的就是光子是波色子,因此光子没有静止质量,光子也不可能以低于光速的速度运动。也就是说,没办法把“光子”放在“天平”上测量质量。光子的质量只能间接测出来。只要记住在微观世界能量等效于质量这一点表现的非常明显,那么楼主所说的现象就很容易理解了。

在楼主所说的过程中,电子“动起来”和“不动”时质量是不一样的(这里不考虑电子常温下的热运动),那么电子在电路中动起来的时候,动能增加,质量增大,和灯丝的原子碰撞后动能减少,同时质量降低。灯丝的原子被电子碰撞后能量增加,质量增加,灯丝的原子通过辐射能量降低,质量减少,减少的这部分质量就是光子的质量,同样也是光子的能量。

如果楼主查阅一些高能物理或者原子物理的资料,就会发现在这些资料中粒子的质量往往用能量单位电子伏(eV)来表示,就是因为在微观世界能量完全等效于质量(宏观世界同样是这样,不过很难观测到)。

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