有很多种不同的方式可以产生光子,但所有这些方式都是利用原子内的相同机制来达到目的,这种机制涉及激发围绕每个原子核运转的电子。核辐射揭秘较为详细地介绍了质子、中子和电子。例如,氢原子就有1个电子绕核子运转,氦原子有2个电子绕核子运转,铝原子有13个电子绕核子运转。每个原子中绕核子运转的电子都有一定的数量。
电子以固定轨道绕核子环行,以一种简化的方式想,就和卫星绕地球运转一样。有关电子轨道的理论很多,但我们只需知道下面这个关键事实就可以理解光:每个电子都占据一个自然轨道,但如果激发原子,就能将其电子移至更高的轨道。每当电子从更高的轨道返回正常轨道时,就会产生光子。在从高能量返回正常能量的过程中,电子会散发具有特殊特征的光子,即一个能量包。光子的频率或颜色与电子返回的距离完全一致。
有些情况下您可以非常清楚地看到这种现象。例如,在很多工厂和停车场都可以看到钠蒸气灯。之所以能看出那是钠蒸气灯,是因为它的颜色看上去很黄。钠蒸气灯会激发钠原子,从而产生光子。钠原子有11个电子,由于它们堆叠在轨道中的方式很特殊,其中一个电子最有可能接受和散发能量(这个电子叫做3s电子),而该电子最有可能散发的能量包,其返回的波长正好是590毫微米左右,这与黄光的波长一致。因此,如果让钠光射过棱镜,则看不到彩虹,只能看到一对黄线。
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