时间：2022-11-25 21:23:30 | 浏览：1174
经常听到“光电相互转换”、“光子能产生电子”的说法，这些不准确的提法容易对公众造成误导，因此决定写一篇文章进行澄清，希望对大家认识光子与电子有所帮助。
光子与电子都是极小的“东西”，我们能看见光，但看不见电子，这并不代表电子比光子更小，事实上电子是这个世界上目前已知第二小的粒子，比电子更小的是中微子。那么光子呢？物理学中的光子它实际上只是能量的载体。
光子与电子的关系
是不是有点晕？本文就跟你讲明白，光子与电子究竟是什么。
电子是一种基本物质粒子，它在原子核的外围高速运行。到目前为止，科学家们都无法将电子打散，它被认为是不能分割的粒子。我们通常会将原子核想象成太阳，将围绕着原子核运动的电子想象成围绕太阳旋转的行星，比如水星、地球或木星，但事实上并不如此。
太阳系的行星围绕太阳作椭圆运动，电子可没这么老实
氢原子是世界上最小也是最简单的原子，它的原子核就是一个质子，质子带一个正电荷，围绕着这个质子运行的只有一个带负电荷的电子，电子由于静电引力的作用围绕着质子运动。即便如此，电子的运动轨迹也不是一个圆或椭圆。由于电子绕核运动的速度接近光速，当我们观察这个电子时，它的运动轨迹更像是地球周围的“大气层”，电子会随机出现在原子核周围“大气层”的任何一个点上，这些点形成一个“壳层”，我们称之为电子云。
氢原子的电子云
对于拥有更多电子的复杂原子来说，它的每一个电子都会出现在自己的概率区，这是由每个电子各自的能级所决定的，物理上将这些概率区称为电子轨道。按照泡利不相容原理，每个电子轨道最多只能被两个电子占据，并且这两个电子的自旋方向必须相反。
为什么电子并不会像行星那样老老实实地呆在自己的椭圆轨道里，而是围绕着原子核“乱窜”？这是因为电子在运动过程中不断地向外辐射能量，同时它也会从外部吸收能量。我们知道电子是有质量的粒子，尽管电子是轻子，它的质量极小，只有约0.511MeV/C²（约9.109×10⁻³¹千克），但当它以极高的速度围绕原子核运动时，由于电场偏转也会对外释放出能量，这个能量以光子的形式向外发射。当电子的能量减少，它的轨道就会降低，角动量也将发生细微变化。反过来，当电子与外来光子发生碰撞时，光子会将自己的能量传递给电子，这将推高电子的轨道，因此电子会在自己基态轨道上不停地变化运行轨迹。如果电子获得的能量足够大，它会发生能级跃迁、跳到更高轨道，甚至脱离原子核的束缚变成一颗自由电子。
当我们给氢以不同能量，它的电子轨迹就会产生相应变化
对于量子物理学来说，光子实际上是一份一份的能量，它被称为“光的能量子”。虽然光子兼具粒子的特性，但它不是一个具体的粒子，这有点像“声子”和“胶子”。目前普遍接受的物理理论暗示或假设光子是严格无质量的，这意味着不存在光子这个“东西”，所以光子的停止质量被定义为0。光子一产生就以光速在运动，它是能量，按照爱因斯坦相对论中质量与能量的关系，我们认为光子拥有“动质量”。
光子没有静止质量，电子有质量
如果光子不是严格无静止质量的粒子，按照相对论，任何有质量的物体不会以真正的光速c运动。光子的速度将取决于它的频率，肯定比光速更低。但相对论不会受到光子质量的影响，因为在相对论中所谓的光速c不是是光子移动的实际速度，而是一个自然常数，它是任何物体在理论上可以在时空中达到的速度上限。因此在相对论中，光速仍然是时空波纹（引力波和引力子）的速度，但它不是光子的速度。
光子是否拥有静止质量对于麦克斯韦方程和库仑定律的影响更大，库仑定律将被迫做出修改，许多我们熟知的物理学定律也将随之进行修正。但到目前为止，光子静止质量的问题还在科学家们不断地求证之中。
光子的波属性
虽然像所有的基本粒子一样，光子表现出波粒二重性，兼具波和粒子的双重特性。但光子的波和量子质量是单个现象的两个可观察的方面，我们不能机械地描述它。也就是说我们不能说光的能量处于光波前的某些点，也不能在空间定位光量子。
鉴于光子的这些特性，我们明白了，不能将光子与电子相等同，光子不是电子，光子也不会凭空产生出电子。
难道太阳能电池里的电子不是由光子产生的吗？
光电效应不是凭空创造出电子
当光照射到任何材料表面时，它会将能量传递给目标，其中一部分能量会传递给电子。电子接收到光的能量会引发自己的动能变化，从而冲到更高的能级，如果电子吸收到的电子能量不足以使自己摆脱原子，它会释放一个光子，然后回到自己原来的轨道上；而当最外层电子获得足够的能量，它会摆脱原子的束缚，变成自由电子。
由此我们可以看出，光电效应并不是光子产生了电子，而是电子接收到光的能量，从而使自己变成自由电子，当材料中的电势积聚，就可以产生电流。
光由物质的运动产生，电子在其运动过程中由于轨道发生偏转而对外释放能量，原子核内部基本粒子在运动过程中也会对外释放能量，这种能量的释放大多表现为光的发射。
电子激发可以产生不同波长的光
光子由物质不断产生，物质因为向外释放能量而使其自身的质量产生变化。与此同时，物质也在不断地吸收其同围的光子，以平衡其质量亏损。
根据经典物理学的定义，光子没有静止质量，但光子在以光速运行的过程中拥有动质量，这个动质量是其本身能量的体现。
电子不会凭空产生也不会凭空消失，电子可能会衰变成伽马射线光子和能量，但这个过程极其漫长，根据计算电子的平均寿命将高于6.6×10²⁸年，它也许会比宇宙的寿命更长久。当一个电子与一个正电子相遇，它们会发生湮灭，产生两个或两个以上伽马射线光子和强大能量，这种情况在恒星内部经常发生，它是恒星中核聚变的中间过程。
综上所述，电子与光子是两种完全不同的东西，电子是物质的基本粒子，而光子更多地表现为能量的片段；电子在运动和湮灭过程中可以释放光子，但光子并不能凭空产生电子，它只能给电子以能量，使其动能发生改变，甚至脱离原子变成自由电子。
关于光子与电子，你明白了吗？
先说答案：电子是波！确实，在我们的固有思维里，会认为电子是粒子。上学时课本上会告诉我们光子既是粒子也是波，这就是波粒二象性，电子也是一样。不过，在量子力学里，并没有粒子的概念。量子力学并没有波粒二象性的概念，也没有说某个粒子既是粒子又是波，
电子，这个东西感觉上离我们的生活很远，可实际上却是无处不在。一部手机、一块石头、一粒尘埃，乃至我们自己的身体之中都有着数不清的电子，那么电子到底是什么呢？它又是由什么所构成的呢？自从人类有了思想，就立志要追寻事物的本源，而要追寻事物的本源，
对于原子的内部结构，很多人都听说过这种说法：电子围绕原子核旋转，就像地球围绕太阳旋转那样。事实上，关于“电子围绕原子核旋转”的说法是不严谨的，电子并不是像地球围绕太阳旋转那样，如果真的如此，由于在电子运动的过程中会向外辐射能量，释放能量，那
在科普的道路上，你不可避免地会遇到光子和电子等微观粒子，而两者或许又是最常见的微观粒子。光子在我们身边无处不在，而电子是组成原子不可或缺的结构组成，万事万物都是由原子构成的，弄清楚光子和电子的本质成为必然。光子和电子都是最基本的微观粒子，它
在宏观的世界里，地球围绕着太阳运动，而在微观的世界里，电子围绕着原子核运动，尽管这两者的运动方式大相径庭，但我们还是经常将地球和电子联系起来，那么问题就来了，如果地球缩小到只有电子那么大，那么在按相同的比例缩小之后，宇宙会有多大？要回答这个
说到波粒二象性，很多人首先会想到的或许就是光。光具有波粒二象性，光是电磁波，但也具有粒子特性，爱因斯坦的光电效应已经验证了这点，而爱因斯坦也因为发现了光电效应获得了诺贝尔物理学奖。何为“光电效应”？简单讲，如果光仅仅是波，它就不可能把电子从
电子在原子核外到底是怎么运行的，其实很多人都搞不清。如今还有很多人误以为电子绕原子运动的类型与地球绕太阳运动一样，这就大错特错了！你可能知道波尔的能级跃迁模型，电子云模型，但是电子到底是怎么运动的，你还是不太清楚。然后咱们先从波尔的能级跃迁
经典物理中，麦克斯韦把光看成是一种电磁波，没有任何粒子的特性；对于实物粒子（如电子、中子、质子等）则被纯粹地认为是一种「微观颗粒」，用于构成更复杂的物质结构，进而构成宏观实体，没有任何波的特性。后来，人们发现诸如 黑体辐射、光电效应、康普顿
这个问题其实不太严谨，并不是说电子一定不会坠落到原子核上，而是正常情况下，电子是不会坠落到原子核上的，否则原子也太不稳定了。不过如果条件合适的话，电子也是可以坠落到原子核上的，但需要很大的能量输入才行。下面通俗地讲解一下为什么会这样。首先来