photon是什么意思，photon的意思翻译、用法、同义词、例句

photon英标

英:/'ˈfəʊtɒn/ 美:/'ˈfoʊtɑːn/

词性

复数:photons

类别

GMAT,SAT

常用词典

例句

常用搭配

专业解析

光子（Photon）是物理学中基本粒子之一，特指电磁辐射的量子，即光的基本能量单位。以下是其详细解释：

1. 基本定义与性质

   光子是传递电磁相互作用的基本粒子，属于规范玻色子。它没有静止质量，始终以真空中的光速（约 299,792,458 米/秒）运动。其能量（E）与电磁辐射的频率（ν）直接相关，遵循普朗克关系式：

   $$

   E = h u

   $$

   其中 ( h ) 为普朗克常数（约 ( 6.626 times 10^{-34} , text{J·s} )）。动量（p）则与波长（λ）相关：

   $$

   p = frac{h}{lambda}

   $$

2. 波粒二象性

   光子同时具有粒子性与波动性：

   • 粒子性：表现为离散的能量包，例如在光电效应中，光子与电子碰撞并转移能量（爱因斯坦因解释此现象获诺贝尔奖）。
   • 波动性：表现为干涉、衍射等波动现象，如双缝实验中光子可形成干涉条纹。

3. 电磁相互作用的媒介

   在量子电动力学（QED）理论中，光子是电磁力的载体粒子。带电粒子（如电子）通过交换光子产生相互作用，例如同性电荷相斥或异性电荷相吸。

4. 应用与重要性

   光子在现代科技中至关重要：

   • 光伏发电：太阳光的光子被半导体吸收，产生电能。
   • 激光技术：受激辐射产生相干光子束，用于医疗、通信等领域。
   • 量子信息：光子是量子通信（如量子密钥分发）和量子计算的理想载体。

权威来源参考：

• 美国国家标准与技术研究院（NIST）对光子定义的阐释：NIST Photon Definition
• 《自然》期刊关于光子量子技术的综述：Nature Reviews Physics - Photonics
• 欧洲核子研究组织（CERN）粒子数据库：CERN Particle Data Group - Photon

网络扩展资料

Photon（光子）是物理学中描述光的基本量子单元，也是电磁相互作用的载体。以下是详细解释：

1.基本定义

光子是电磁辐射的量子粒子，属于规范玻色子，负责传递电磁相互作用。它没有静止质量，以光速（约 $3 times 10 , text{m/s}$）传播，能量与电磁波的频率相关，公式为： $$ E = h u $$ 其中 $h$ 是普朗克常数（$6.626 times 10^{-34} , text{J·s}$），$ u$ 是频率。

2.关键特性

• 波粒二象性：光子既表现为粒子（如光电效应中），又表现为波（如干涉、衍射现象）。
• 动量：光子动量 $p = frac{h u}{c}$，$c$ 为光速。
• 自旋：自旋量子数为1，属于玻色子，遵循玻色-爱因斯坦统计。

3.历史背景

• 1905年，爱因斯坦提出“光量子”假说，成功解释光电效应（光照射金属释放电子的现象），为此获1921年诺贝尔奖。
• 1926年，化学家吉尔伯特·路易斯正式命名“photon”，词源为希腊语“phōs”（光）。

4.应用领域

• 激光技术：通过受激辐射产生高能光子束。
• 太阳能：光伏电池利用光子能量转化为电能。
• 通信：光纤依赖光子传输信息。
• 医学成像：X射线光子用于透视和CT扫描。

5.量子力学中的角色

光子是量子纠缠和量子通信的核心载体，例如在量子隐形传态实验中作为信息传输媒介。其行为也验证了量子场论和标准模型的正确性。

如需进一步了解实验验证（如康普顿散射）或数学推导，可参考量子力学教材或相关物理文献。

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