光子是怎样产生的？

光子是怎样产生的？

自由电子和光子都是绕核电子撞击原子核而产生，发射或辐射出来的一种粒子。两种粒子的产生与原子处于何种热状态有关。一般来说；物体的温度越高，物体向外辐射的光子数量就越多，反之，物体向外发射的都是自由电子。自由电子与光子在运动的形式和速度的问题上是有区别的。一般来说；光子的平运动速度快而自身的转运动速度慢，相比较，自由电子的平运动速度慢而自身的转运动速度快。粒子运行轨道的大小与粒子自身转运动的速度成反比。光子由于自转的速度慢，所以，光在太空中的运动轨道非常大，自由电子运动的轨道虽然小的多，但是，自由电子属于转动速度不相同的类粒子（光也是如此，不能把光看成是一个模型中出来的东西）。自由电子在物体周围的存在一般离物体越近其数量越多，即密度越大。也就是说；自由电子在物体周围的分布是不均匀的。所谓“场”其实就是自由电子在物体周围运动所出现的一种存在状态。“场”存在有序状态与无序状态的问题，所谓有序是指；自由电子在物体周围的运动方向大都是一致的。就像空气分子在龙卷风运动状态下的存在那样。这类场，如；电场，磁场，从宏观的层面上讲；表现有一定的作用（合）力。所谓无序是指；自由电子在物体周围运动的方向上很杂乱，不能形成有效的作用（合）力，所以，从宏观的层面上讲；人们感觉不到它的存在（电子杂音）。其实，从分力而不是从合力的角度上讲，有序场与无序场的总动能量是一样的。比如；一块铁，在有磁和无磁状态下其原子发射的自由电子总量是一样的，不同的是；在有磁状态下自由电子运动的方向是一致的，这样，磁体产生了S和N极即抛出极和吸入极。因此，在自然界中，物质的群体运动存在这样一条法则或公理即；有序则强，无序则弱。有人会问；宇宙间是否存在光场呢？当然存在光场，凡是发光的物体周围都存在光场。光场的范围比自由电子场的范围大的多。（光的运动从小尺度上讲；是直线运动。从大尺度上讲；光的运动是曲线运动或轨道运动）比如；太阳周围存在光场，银河系周围存在光场，等。物体发射的光一般是无序的，所以，光场一般也是无序的场。

光具有波粒二相性，是一种以电磁波形式传播的特殊粒子——光子，由光源产生，被各种物体反射、折射进入人眼，并被感知，所以我们才能看到周围的景物。但是什么样的物体才是光源，是不是所有的物体都能产生光子呢？光子的产生途径又是什么呢？ 表面光子产生的途径很多，但归根结底遵循的都是一个机理——光电子理论。原子都是由原子核和核外电子构成，电子在自己的固定轨道上绕核旋转。根据能量最低原理，电子总是首先填充能量较低的轨道，处于稳定的基态；当获得一个额外能量，使它能够争脱核的束缚时，便可向高能量轨道跃迁，处于不稳定的激发态。此时该电子可通过向外辐射光子的形式降低自身能量回到基态，而光子的能量正好等于两个轨道能量之差。这种现象在我们日常生活中是非常普遍的，在很多工厂和公园中都可以看到发着黄光的钠气灯。学过化学的人都知道，钠原子核外有11个电子，分布在3个轨道上，最外层只有1个电子，称为3s电子，当它受到外界激发而发生跃迁时，会释放出波长为580纳米的光子，正好处于黄色可见光的波长范围。 激发原子最常用的方法是加热，当用喷灯加热一块马蹄铁时，它会随着温度的提高先变成红色，达到足够热时会变成白色。这是由于红色光的能量最低，少量的热量就可将电子激发到一个最临近的高能轨道，回归时便释放出能量较低的红光。继续加热，受激发的电子数目增加，跃迁到不同的轨道，回归时释放出不同能量的可见光，相互叠加便成为白光。利用这种原理，人们用不同的方式产生热，再激发不同的元素，制造出各种形式和色彩的灯： 钨灯：最常用的白炽灯的灯丝选用钨，具有很大电阻，通电可以产生很高的热量，同时灯泡中充满惰性气体防止灯丝氧化，可以产生亮度很大的白光。 汽灯：很多信号灯用天然气或煤油作为热源。 荧光灯：用电直接激发原子，而不是产生热量，可以防止额外的热量散失，达到节能的要求。 激光器：利用能量激发一种激光介质，产生特定波长的光。 化学灯：利用化学反应提供能量激发原子。