光子能量

2.1 光线追踪前 　　我们只看到的最后一节的一个计算机图像科学中的关键问题是为每个像素决定它们的正确颜色，然后唯一方式是平均所有撞击像素的有色光。但是我们如何找到这些光线呢，它们又是什么颜色呢？确实，所谓的光线的'颜色'又到底指的是什么呢？ 　　"光线的颜色"并不难定义。我们可以把光线想象成一个直线路径，一个由光粒子(光子)所穿过空间。在物理世界，光子携带能量，当光子进入眼睛的时候，它所携带的能量会被视网膜上的接收器转化接收。我们所接收到光子的颜色接近它所携带的能量。不同的颜色因而通过不同的光子们所携带的能量进入我们的视网膜。 　　一种讨论光子能量的方式是把它当做震动能量来看。即使光子不会在任何物理环境下"震动"，震动为描述光子能量提供了一个有用的数学和直观模型。在震动光子模型中，不同的震动速度与不同的能量相关，因此与不同的颜色联系起来了。因为这个缘故，我们经常将特定的颜色称为具有特定的频率。另一种描述震动速度的方法与波长的概念密切相关。举个例子，我们可以谈论频率并说我们的眼睛只对360-830太赫兹的有反应。(简称:THz 1THz=10 12 每秒),或者。我们可以谈论波长并描述成相同的范围，360-830纳米。数学公式中，通常会用f来表示光子的频率。并用λ来表示它的波长。 　　通常来说，每一个单位频率都有与其相关联的能量。且因此让我们可以看到与其关联的颜色

目录 振动学基础 &11.1 简谐振动的描述 简谐振动定义 简谐运动表达式 简谐运动的速度与加速度 简谐运动的相位 旋转矢量法 &11.2 简谐振动的动力学特征 动力学定义 动力下的各物理量 简谐运动实例 简谐振动的能量 &11.3 简谐运动的合成 同频率同方向简谐运动的合成 异频率同方向简谐运动的合成 异频率垂直向简谐运动的合成 &11.4 阻尼振动 振动类型 黏性物质中物体运动方程 &11.5 受迫振动 共振 受迫振动 共振 &11.6 电磁振荡 【扩展】我们能否借助 LC 振荡电路发出可见光？ 振动学基础 &11.1 简谐振动的描述 简谐振动定义 概念：离开平衡位置的位移（或角位移）按余弦函数（或正弦函数）的规律变化的运动 动力学定义：质点在与其对平衡位置的位移成正比而反向的线性回复力作用下的运动就是简谐运动 运动学特征：简谐振动的加速度与位移从成正比而反向 简谐运动表达式 公式： \[ x=A\cos(\omega t+\varphi) \] 各物理量的意义 振幅_A：表示简谐振动的物体离开平衡位置的最大位移 角频率_ \(\omega\) ：表示物体在 \(2\pi\) 时间内往复振动的次数，也称圆频率 周期_T：振动往复一次所经历的时间 振动频率_v：单位时间振动往复的次数 初相_$\varphi $：初始时刻（t=0）振动系统的运动状态 周期物理量的转化关系： \[

一、储备知识 1. 光子 　　光具有能量、动量和质量，粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）体现了波粒二象性 2.能级 　　物质是由原子组成，而原子又是由原子核及电子构成。电子围绕着原子核运动。而电子在原子中的能量不是任意的。描述微观世界的量子力学告诉我们，这些电子会处于一些固定的“能级”，不同的能级对应于不同的电子能量，离原子核越远的轨道能量越高。此外，不同轨道可最多容纳的电子数目也不同，例如最低的轨道（也是最近原子核的轨道）最多只可容纳2个电子，较高的轨道上则可容纳8个电子等等。 3.跃迁 　　电子可以通过吸收或释放能量从一个能级跃迁到另一个能级。例如当电子吸收了一个光子时，它便可能从一个较低的能级跃迁至一个较高的能级。同样地，一个位于高能级的电子也会通过发射一个光子而跃迁至较低的能级。在这些过程中，电子释放或吸收的光子能量总是与这两能级的能量差相等。由于光子能量决定了光的波长，因此，吸收或释放的光具有固定的颜色。 4.自发辐射 　　指高能级的电子在没有外界作用下自发地迁移至低能级，并在跃迁时产生光（电磁波）辐射，辐射光子能量为hv=E2-E1，即两个能级之间的能量差。 这种辐射的特点是每一个电子的跃迁是自发的、独立进行的，其过程全无外界的影响，彼此之间也没有关系。因此它们发出的光子的状态是各不相同的。这样的光相干性差，方向散乱。 5.受激吸收