光實在是我們這個世界最奇妙的一種存在，它似乎主導(dǎo)著我們這個世界的每一個角落。

如果沒有光，人類似乎就什么都談不上。白天光天化日，陽光灑滿大地，即便沒有陽光的陰雨天，光明也是充滿著人間。

但一到了晚上，如果沒有月光、星光、燈光，就會漆黑一片。這些光明都到哪去了呢？怎么就消失得無影無蹤了呢？

即便在一個房間，燈光照亮，滿屋生輝，但一熄掉燈，就會陷入一片黑暗中。

這一切，都充滿了神奇，這些時刻伴隨著我們的光，怎么說走就走，連一絲絲也不留下呢？

沒有人不知道可見光，但光除了可見光，還有不可見光，而且占據(jù)了整個光譜頻段的絕大部分，可見光只是其中小小一段，這一點，恐怕就不是每個人都清楚了。

其實我們的視網(wǎng)膜看到的只是可見光，而這個世界還充滿了不可見光，即便是漆黑的夜晚，它們也蕩漾在每一個角落。

愛因斯坦創(chuàng)造的現(xiàn)代物理學(xué)兩塊基石~狹義相對論和廣義相對論，就是從光說起的，光速、光的性質(zhì)以及洛倫茲變換，是相對論的基礎(chǔ)。

事實上，愛因斯坦另一篇巨作~《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個啟發(fā)性觀點》，這篇1905年發(fā)表在萊比錫《物理學(xué)刊》上的論文，是他最早成名之作，卻在相對論光輝的掩映下，常常被世人忽略。

正是這篇論文，使愛因斯坦成為諾貝爾物理學(xué)獎的得主，而愛因斯坦終其一生，也就得過這一次諾貝爾獎。

而這篇論文雖然沒有后來的相對論那么的博大和運用廣泛，但卻是一個起點，沒有這個起點，就沒有后來的愛因斯坦，而且這篇論文，還奠定了愛因斯坦量子力學(xué)奠基人之一的地位。

它在這篇論文中，首次提出了光量子的假設(shè)，完美的解釋了困擾物理學(xué)家們20多年的光電效應(yīng)，證明了光既是微粒又是波的波粒二象性，統(tǒng)一了牛頓與惠更斯一直對立的光學(xué)理論。

從此，人類對這個天天與自己打交道的玩意有了更為深刻的認識。

光量子是傳播電磁輻射的媒介，某種意義上來說，電磁輻射就是光各個不同波段的表現(xiàn)。

而在這長長的光波頻率里，只有一小段是可見光，就是我們一睜開眼就能夠看到的光。

光量子肩負著傳遞電磁輻射的任務(wù)，是一種規(guī)范玻色子，其靜止質(zhì)量為零，不帶電荷。

光波越長，則頻率越低，能量也就越低；光波越短，則頻率越高，能量也就越高。

光子攜帶的能量有大有小，計算方法為普朗克常量和電磁輻射頻率的乘積，表達式為E=hv。

式中E表示能量，h為普朗克常量，取值h=6.626x10^-34J·s。

這樣，我們可以理解為光波就是光子的波動性，而頻率就是光子的粒子能量性。

那么電磁波全頻段波長和頻率是怎樣存在的呢？

電磁波由于是光子為媒介，因此在真空中傳播速度為光速c，即c=3x10^8m/s。

電磁波在傳播時，量值最大兩點之間的距離就是波長λ；電磁每秒鐘變動次數(shù)就是頻率f。

電磁波波長與頻率之間的關(guān)系式為c=λf。

由此可知波長與頻率成反比，波長越長，頻率越低；波長越短，頻率越高。由此我們還可以得出，波長越長能量強度越低，波長越短能量強度越高。

這種關(guān)系可以表述為λ=c/f或f=c/λ。

根據(jù)這個關(guān)系式，我們得出電磁波各個頻段的波長和頻率（見上圖）。

以上電磁波長與頻率的關(guān)系圖中，我們可以看出，可見光只是電磁波譜中380~760nm這樣很小的一個頻段，電磁波絕大多數(shù)頻段，比可見光波長更長或更短，比可見光頻率更低或更高的電磁波頻段中，都有不可見光的存在。

在比可見光更長的波譜中，有紅外光、微波和無限電波；在比可見光更短的波譜中，有紫外線、X射線、γ射線。而X射線、γ射線屬于高能射線。

電磁輻射全波段，都是依靠光子傳遞的能量，因此它們都是光的某種存在形式。

那么我們天天看到的可見光既然不可以穿透墻壁，那么陽光照射大地、燈光照射照射墻壁，光源一熄滅光就馬上消失不見了，它們到哪里去了呢？其他波段的“光”，也就是電磁波，也是一樣嗎？

不，不是一樣的。這些電磁波雖然都是出生于“光”祖宗，但龍生九子，各不相同，每個頻段的“光”都有不同的本領(lǐng)。

我們眼睛能看到的可見光，光源一離開光也就沒有了，但其他波段的不可見光，卻時刻的圍繞在我們的身邊。

長波段的無線電波，能量強度小，但可以繞過障礙物，被物體吸收得少，傳播得更久遠。這就是為什么在長距離甚至太空通訊中，主要采用無線電波的原因。

而可見光波長相對并不長，只有幾百納米，遇到障礙物，繞過率就很?。欢话阄镔|(zhì)的分子間隙在0.2納米左右，可見光波長卻有幾百納米，所以一般物資都無法通過，只有硬著頭皮撞了，撞上了就被反射、折射、散射、衍射和吸收。

這樣一折騰，很快就沒了，光源一黑，自然就黑了。

也許有人會說，既然墻會反射，就說明光并沒有全部被吸收，反射的光還會在房間，怎么一關(guān)燈就沒了呢？

光如果能夠百分之百的反射，當(dāng)然就會一直保留在一個四面反射的房子里?？上г谖覀兪澜?，并不存在能夠百分之百反射光的物質(zhì)。

較光滑墻面對光的反射率在70%左右；屋頂保溫隔熱防曬的高反光材料的反射率可達到90%；一般鏡子的反射率也就在90%左右；望遠鏡的高反平面鏡鍍膜反射率可達97%；電泳介質(zhì)鍍膜的反射率可達99.7%。

一般建筑不可能用反射率最高的電泳介質(zhì)鍍膜做墻面，除非特殊的科學(xué)實驗場地。即便用這種高反光材料做墻面，也無法把光全部反射，這樣光就會很快被消耗掉。

有人又會問，不管怎樣，反射也會有一個時間差吧，總不會一關(guān)掉電源，房間同時陷入黑暗吧，這些光總有一個反射消耗過程吧。

是的，理論上是這樣的。但這個過程你是沒有辦法看到的，因為太快了。

我們可以計算一下，一個房間墻壁之間空間即便有100米長，即便光就在兩面墻之間不斷反射，每次按照電泳高反光材料反射率達到99.7%來計算，也就是反射一次消耗掉0.3%。

我們不計算遞減消耗，否則永遠也消耗不完。后期微量的剩余光子不會被人類感知到了，因此如果按照簡單平均計算，全部消耗完這束光要在墻之間來往333次。

雖然實際上空間還剩下約4/100000的光子在房間蕩漾，但已經(jīng)完全是人眼無法看到的了。

這樣我們可以得出一個式子：

t=100x333/c

式中，t為消耗所費時間；100是墻之間的距離，333為消耗完這束光需要在兩面墻之間來往的次數(shù)，c為光速，取值3x10^8。

得出的結(jié)果是約9000分之一秒。

也就是說，即便這間房子有100米寬的兩堵墻之間，有一個光源在其中讓墻壁反射，而且這兩面墻壁比鏡子還要高很多的反射率，不考慮光源被折射、散射、衍射，也只需要9000分之一秒就全部消耗完了。

而世界上絕大多數(shù)的房間都沒有100米寬，而且房間還有上下左右都可以反射和吸收，這樣光被吸收的時間就更快了。

人眼反應(yīng)時間最短可捕捉0.2秒左右的光變，也就是說，如果在0.2秒以上的光變化，人眼才能夠識別出來。而這個消失的光卻是約萬分之一秒，也就是0.0001秒就沒了，比人眼的感受極限小了幾千倍，人眼怎么能夠感覺出來呢？

當(dāng)然，現(xiàn)在人類有了許多高精度設(shè)備，如飛秒技術(shù)攝像機，用這種攝像機可以拍攝到光速移動的慢鏡頭，如果在房間拍攝廣被吸收和消失的過程，是完全能夠記錄的。

因此我們可以得出，在一個密閉的房間，從打開光源的那一刻開始，光就會在房間內(nèi)的墻壁等一切物體上反射、折射、散射、衍射、吸收，很快就會被消耗掉了。

白天的陽光也是這樣，太陽出來灑滿大地，太陽落山黑暗降臨。當(dāng)然在太陽沒有出來時和落山后，天空還會有一段時間的光亮，那是因為人們雖然在地面上看不到太陽了，但高空還是有陽光照射的，通過大氣的反射折射散射衍射，輝光就會在大地和天空出現(xiàn)。

那么這些消耗掉的可見光最終到那里去了呢？當(dāng)然是被吸收消耗轉(zhuǎn)化了。

這種吸收和轉(zhuǎn)化是怎樣進行的呢？

太陽光是由于核心核聚變釋放的巨大能量，以電磁輻射的方式散布到太空，其中有22億分之一來到分配給了地球，這些電磁波到了地球后，我們?nèi)搜劭吹降闹皇强梢姽?，而不可見的低頻和高頻電磁輻射我們看不到，但存在著。

從微觀來說，光源發(fā)出的光是因為光源中的電子獲得了額外能量，就會從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，向更高能級軌道躍遷，如果因能量不足躍遷到更高軌道，電子就加速運動，并以波的形式釋放能量；躍遷之后如果能夠從激發(fā)態(tài)到穩(wěn)定態(tài)，剛好填補了所在軌道的空缺，電子就停止躍遷了，否則就會回落到之前的軌道，又會以波的方式釋放能量。

這就是我們看到的光的來源。

光量子從光源被釋放出來后，就馬不停蹄的以光速運動，當(dāng)碰到物體后，就會與碰到的物質(zhì)原子核外電子發(fā)生撞擊，并將其能量轉(zhuǎn)移到電子身上，這樣這個光子就消失了。根據(jù)能量不滅守恒定律，這個電子獲得了額外的能量，就會從基態(tài)變成激發(fā)態(tài)，躍遷到更高的能態(tài)，這就是光的吸收。

而激發(fā)態(tài)的電子如果無法在高層軌道穩(wěn)定下來，不得不回落到基態(tài)，又會放出能量，這就是光的反射。

被吸收的光以能量方式儲存或者釋放出來，比如在太陽光照下，物體會發(fā)熱，這就是光能的轉(zhuǎn)化。

當(dāng)然這個吸收率或者反射率的大小，就根據(jù)分子結(jié)構(gòu)決定了。根據(jù)光的波長和頻率不同，不同的材料會有不一樣的吸收反射透過效果。

以陽光為例，陽光是有七色光組成的，紅橙黃綠青藍紫，組合在一起就成了白色的光，但在棱鏡下就可以把這些顏色分離出來。

不同物質(zhì)對這些不同波段的光吸收能力不一樣，因此有的被吸收，有的被反射，這樣我們就看到了五顏六色的世界。如果所有的物質(zhì)都對光的吸收率是一樣的，那我們看到的就是一個單調(diào)的世界。

不同波段和頻率的電磁輻射對物體的穿透率是不一樣的。如X射線、γ射線等高能射線，由于其波長極短，一般在0.01納米以下，因此就可以穿越很多物體，對這種波段來說，許多物體都是透明的。

如醫(yī)院用X射線對人體透視檢查就是利用了這個原理。

光與物質(zhì)的相互作用過程很復(fù)雜，涉及到光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對效應(yīng)等等，不同能量的光子被吸收或者反射的機制差別很大，這里不一一描述。

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