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为什么月亮会“发光”?

 真空妙有图书馆 2019-12-18

  赏月是每年中秋佳节的文化习俗,著名的宋朝大文豪苏轼在《水调歌头》中写道:“人有悲欢离合,月有阴晴圆缺,此事古难全。”古人认为,月亮的“阴晴”表示月亮本身的“发光”程度,那么为什么月亮会“发光”呢?
  在物理科学史的长河中,最早提出“光到底是具有波动性还是粒子性”的是惠更斯和牛顿。由于牛顿在物理学界有相当大的影响力,在相当长的一段时间里,牛顿提出的《光的粒子学说》占主要地位。之后,杨氏双缝实验证明了光的波动性,进而,光的波动学说抢占了主要地位。
  1905年,爱因斯坦接受了普朗克的量子学说,提出光量子的概念,从而很好的解释了光电效应现象,并于1921年获得了诺贝尔物理学奖。至此,人们才普遍认识到了光具有波粒二象性注(物理学家德布罗意提出所有的粒子都具有波粒二象性)。

 

  不管光在不同的环境中以怎样的形式呈现出来,所有的物体的发光机制都是一样的——量子跃迁。所谓的量子跃迁,通俗说,就是在原子内部,电子在不同的能级之间“跳跃”(跃迁)的过程中会发出光子或者吸收光子。电子从高能级向低能级跃迁时,会释放光子。电子从低能级向高能级跃迁时,会吸收光子。因此,我们看见了某个物体发出了光,就是因为原子中的电子从高能级向低能级完成了跃迁。
  那么,我们为什么能够看见月亮“发光”呢?事实上,我们能够看见月亮“发光”并不是由月亮自己发出的光,而是太阳。在太阳的内部,无时无刻都在进行着核聚变,无疑,在太阳内部的原子中,绝大部分都处于高激发态,千军万马的电子从高能级向低能级跃迁——释放光子。
  当太阳释放出光子后,无数光子照射到了月球上,此时,月球充了一面巨大的“镜子”。由于月球表面上到处都是坑坑洼洼的,月球这面“大镜子”就是巨大的漫反射镜子。最后,经过满反射后的光子历经千难万险,穿过大气层而照射到了我们的眼中。
  注解:波粒二象性指微观粒子有时显示出波动性(这时粒子性不显著),有时又显示出粒子性(这时波动性不显著),在不同条件下分别表现为波动和粒子的性质。

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