科学家|光线穿透玻璃，可以理解为光子穿过了实体吗？
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【科学家|光线穿透玻璃，可以理解为光子穿过了实体吗？】
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光线传播是我们日常生活中碰到过的最常见的现象之一了 ， 我们在初中物理学习时就知道光线在真空中的传播速度最快且保持恒定 ， 当遇到物体时 ， 会因物体表面粗糙程度不同其反射的程度和方向都会发生变化 ， 而在由一种介质进入另外一种密度不同的介质时会发生折射 ， 等等 。 大家经常会看到光线透过玻璃这种现象 ， 肯定都习以为常了 ， 但是 ， 如果深入地思考一下 ， 光线为何会透过玻璃 ， 而且穿透不了大多数的其它物体？光穿透过玻璃以后是不是光子的实体穿透过去了呢？
光线的组成
首先来看一下光线到底是由什么组成的 。 大家都知道光线具有“波粒二象性”的特征 ， 其实这是一种妥协的结果 ， 因为啥 ， 那就是到目前为止 ， 科学界对于光线到底由什么物质组成还没有统一的结论 。 在牛顿开启近代物理学的奠基时期 ， 对于光线的组成 ， 始终由两种声音所覆盖 。
其中一个是粒子说 ， 另一个是波动说 ， 比如牛顿认为光就是由一种非常微小的粒子所组成 ， 惠更斯则认为光是一种波 ， 还提出了光学惠更斯原理 。 待到麦克斯韦建立起电磁波理论之后 ， 科学家们发现光与电磁波各项特征都完美地吻合 ， 因此认为光是一种电磁波 ， 而电磁波的传播速度就是光速 。
进入20世纪之后 ， 随着相对论和量子力学的建立和发展 ， 爱因斯坦针对光的特性 ， 提出了光量子的概念 ， 认为任何辐射场中都是由光量子所构成 ， 而且光同时具有颗粒性和波动性双重属性 。 之后法国物理学家德布罗意进一步阐述了波粒二象性 ， 认为在光的理论研究中 ， 必须同时考虑微观粒子和周期性的概念 ， 也就是必须同时考虑光自身的颗粒性和波动性 ， 奠定了物质波理论的基础 。 后来 ， 薛定谔提出了薛定谔方程用以寻找物质波的波函数 ， 玻恩提出了物质波波函数概率统计论 ， 这些都为量子力学的发展奠定了坚实的基础 。
根据光的电磁波性质 ， 不同波长、频率的电磁波则代表着不同的光 ， 根据频率从高到低可以将光线分为伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波 。 其中 ， 我们人类肉眼可见的光线是可见光波段 ， 波长范围是380纳米-750纳米之间 。
从光的粒子性看光线的传播
从光的粒子性角度 ， 我们可以这么看光线穿透物体的情形 。 现在科学家们提出的光子概念 ， 是基于光的粒子性出发所假设出来的 ， 认为其是传递电磁相互作用的一种基本粒子 ， 属于规范玻色子范畴 ， 其颗粒大小要比原子中最小的单元电子还要小出许多 ， 因此光线具有穿透物体的“先天基础” 。
但是 ， 由于不同材质的物体 ， 其内部原子中电子的自由度差异很大 ， 像金属、土壤、身体等组成物质的原子 ， 其电子的自由度特别是金属物质相对较大 ， 这样就使原子周围“电子云”比较“浓密” ， 光子所携带的能量在穿过这些原子时 ， 与电子发生碰撞的几率就会很大 ， 从而能量的吸引率就较高 ， 物体对外表面得就不透明 。 玻璃这样的物质情况正好相反 ， 其内部原子中的电子活动性很低 ， 光子在穿透时损耗的能量相对较少 ， 因此能够比较顺利地穿过去 ， 我们在外面观察就会看到玻璃是透明的 。
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