光的波長和振幅對應光子的什麼屬性?

單個光子的質量和速度是不變的,也就是說其能量不變,但光的能量卻取決于波長和振幅,所以光的波長和振幅對應光子的什麼屬性?


經典電磁學裡,光波的能量由振幅確定,與頻率或波長無關。

在量子力學的情形,單光子的能量由頻率或波長確定,而光波是大量光子的集合,所以光波的能量或振幅對應的是光子的數量。

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從視覺上說,光的波長決定了顏色,振幅決定了亮度。


謝邀。波長是光子在傳遞方向(縱向)上的長度。而振幅卻有點偏意了,並不是光子橫向的長度,而是光子密度,是對一群光子而言的,容易讓人誤解。

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這圖上的振幅A是常規意義上的振幅概念。


實際上你的問題本身也有很多問題。首先單光子能量只跟光的波長或者說頻率有關,跟速度無關。我估計你是從愛因斯坦的質能方程出發才會有這種誤解,但要知道光子的靜質量為零,所以你需要用質能方程的完整版,下面粘貼一個wiki百科的解釋:

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另外振幅是經典電磁理論下對光波的強度的一種表現,對於光子而言並不存在你說的光子的振幅這一概念。


波長對應的就是波長,振幅相當於光子數量


首先要明白的是在科研領域,我們往往關注的是波數,及k,而不是波長。波數是只單位長度內波的數目,所以跟波長可以認為是同一個物理量的不同描述而已。為什麼我們關注波數呢?因為我們關注動量,實際上波的波數就是光子的動量的另一種表象方式,我們往往說的波數實際上不只表示單位長度內波的數目,還應該加上波的傳播方向。所以波的波數,波長都應該是光子的動量一種其他表示方法。

第二,頻率其實是色,即光的顏色。實際上用量子的解釋來說就是單光子的能量,這也就是紫外光為什麼可以用來消毒,及破壞病毒中化學鍵的原因(紅外光能量低,根本不能打破化學鍵)。

第三,振幅是強度,量子上說就是光子的數量,所以實際上來說光的功率或能量或者能流等應該取決于振幅和頻率,量子上來說就是單光子的能量和光子數目。

至於你說的光的質量和速度是不變的,這是不對的,首先對於光子是否有質量還是一個未驗證的有爭論的問題。其次光的速度並不一定是不變的,比如在不同的介質中光速是不一樣的。光速實際上是一個十分有趣的物理量,因為光速是聯繫波數和頻率之間關係的物理量。頻率是單位時間內的光震動次數,波數是單位長度內光的震動次數。那他們之間是否有聯繫呢?實際上光學書中說頻率等於光速乘以波數。因為光的頻率表示能量,波數表示動量。所以光速實際上是連接光子動量和能量的物理量。換句話說,光速,波數,頻率,知道兩個就可以推斷另一個。當然更深入一點說,當在量子力學中,我們只關注動量和能量,以及他們之間的關係,即色散關係。生活中最簡單的例子就是稜鏡對光的色散,我們關注的是不同顏色(頻率)的光和他們從稜鏡中出射的方向(波數,或者動量),這就是色散關係,這其實是稜鏡中不同顏色光的速度不同造成的。


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