倩倩

光無(wú)處不在，但你對(duì)飛馳而過(guò)的光子有多少了解呢？

1、光子可以在水或空氣中產(chǎn)生像音爆一樣的沖擊波。

在真空中，沒(méi)有什么比光跑得更快。然而，在空氣、水、玻璃和其他材料中，光會(huì)慢下來(lái)，因?yàn)楣庾雍徒橘|(zhì)中的原子發(fā)生了相互作用。這會(huì)產(chǎn)生一些有趣的結(jié)果。

來(lái)自太空的能量最高的伽馬射線撞擊地球大氣時(shí)，會(huì)比空氣中的光速更快。這些光子會(huì)在空氣中產(chǎn)生像音爆一樣的沖擊波，只不過(guò)它們制造更多的光子而不是聲音。一些天文臺(tái)就在尋找這些次級(jí)光子，即切倫科夫輻射。在核反應(yīng)堆里，核燃料周圍的水中也會(huì)出現(xiàn)切倫科夫光。

2、大部分光都對(duì)人眼不可見(jiàn)。

“顏色”是我們大腦對(duì)光線波長(zhǎng)的一種“翻譯”。波長(zhǎng)是指光在其波形出現(xiàn)重復(fù)前跑過(guò)的距離。但是我們看到的有色光（也就是可見(jiàn)光），僅僅是完整的電磁波譜中的一小部分。

紅光是波長(zhǎng)最長(zhǎng)的可見(jiàn)光，如果把它的光波繼續(xù)拉長(zhǎng)，就會(huì)得到紅外線、微波（包括做飯用的微波）和無(wú)線電波。比紫光更短的波包括紫外線、X射線和伽馬射線。波長(zhǎng)也可以用來(lái)描述能量：無(wú)線電波的長(zhǎng)波長(zhǎng)擁有的能量低，而波長(zhǎng)短的伽馬射線能量最高，這也是伽馬射線對(duì)于活體組織十分危險(xiǎn)的一大原因。

3、科學(xué)家可以對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行測(cè)量。

光由一種名叫“光子”的粒子組成，光子是攜帶一定電磁場(chǎng)能量的小包。如果實(shí)驗(yàn)足夠靈敏，研究人員可以對(duì)光子進(jìn)行計(jì)數(shù)，甚至對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行測(cè)量。研究人員甚至曾短時(shí)把光凍結(jié)。

4、粒子加速器中產(chǎn)生的光子可用于化學(xué)和生物研究。

可見(jiàn)光的波長(zhǎng)比原子和分子的尺度大，所以我們實(shí)際上看不到物質(zhì)的組成成分。然而，短波長(zhǎng)的X射線和紫外線卻適用于展示小尺度的結(jié)構(gòu)。科學(xué)家使用觀察高能光線的方法（如，原子吸收光譜分析）窺探原子世界。

利用磁場(chǎng)加速電子，粒子加速器可以產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的光子，這種光子叫做同步輻射。研究人員利用粒子加速器制造X射線和紫外線，然后將這些光用于研究分子和病毒的結(jié)構(gòu)，甚至可以對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行錄像。

5、光是電磁力——自然界四種基本作用力之一的表現(xiàn)形式。

光子身上帶有電磁力，而電磁力是四種基本作用力之一，其他三種分別是弱力、強(qiáng)力和引力。當(dāng)電子穿過(guò)空間時(shí)，由于電性吸引或排斥，其他的帶電粒子能夠感應(yīng)到它。因?yàn)檫@一效應(yīng)受到光速的限制，其他粒子實(shí)際上是對(duì)電子過(guò)去的位置而非真實(shí)的位置作出反應(yīng)。

6、光子容易產(chǎn)生，也容易消滅。

光子不像一般的物質(zhì)，所有東西都能夠產(chǎn)生或消滅光子。假如你在電腦上看這篇文章，屏幕的背光正在產(chǎn)生向你眼睛飛來(lái)的光子，它們到達(dá)后眼球便被吸收，也就被消滅了。

電子的運(yùn)動(dòng)能夠產(chǎn)生或者消滅光子，這也是大量光線產(chǎn)生和吸收的原因。電子在強(qiáng)磁場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生光子。類似地，當(dāng)一個(gè)合適波長(zhǎng)的光子撞擊一個(gè)原子時(shí)，它會(huì)消失，并且將自己所有的能量都用于把原子核外圍的電子踢到新的能級(jí)上。而當(dāng)這個(gè)電子落回原來(lái)的位置時(shí)，一個(gè)新的光子便產(chǎn)生并被釋放出來(lái)。光子的吸收和發(fā)射使得每一種原子或分子具有獨(dú)一無(wú)二的光譜，這是化學(xué)家、物理學(xué)家和天文學(xué)家用來(lái)辨別化學(xué)物質(zhì)的主要方式。

7、當(dāng)物質(zhì)和反物質(zhì)湮滅時(shí)，光是這一過(guò)程的副產(chǎn)品。

一個(gè)電子和一個(gè)正電子擁有同樣的質(zhì)量，但是它們的量子性質(zhì)（比如電荷）是相反的。當(dāng)它們相遇時(shí)，電荷相互抵消，電子的質(zhì)量被轉(zhuǎn)換成能量，并以一對(duì)伽馬射線光子的形式釋放。

8、光子碰撞可以產(chǎn)生粒子。

光子的反粒子是它們自己，而支配光子的物理定律是關(guān)于時(shí)間對(duì)稱的。這意味著，如果我們可以通過(guò)電子和正電子的碰撞來(lái)得到兩個(gè)伽馬射線光子，我們也應(yīng)該能夠通過(guò)兩個(gè)能量合適的光子的碰撞來(lái)得到一個(gè)電子-正電子對(duì)。