光无处不在，却像谜一样存在光远不止我们看到的那样简单"

你不一定要点蓝字关注我的

光远不止我们看到的那样简单。关于光子，这儿有八件你可能不知道的事。

光无处不在，但你对飞驰而过的光子有多少了解呢？

1、光子可以在水或空气中产生像音爆（sonic boom）一样的冲击波。

在真空中，没有什么比光跑得更快。然而，在空气、水、玻璃和其他材料中，光会慢下来，因为光子和介质中的原子发生了相互作用。这种相互作用使得光子的波长变短(wavelength decreasing)，速度降低(speed decreasing)，但是频率不变(frequency remains constant)。

这会产生一些有趣的结果。来自太空的能量最高的伽马射线(γ-ray)撞击地球大气时，会比空气中的光速更快。这些光子会在空气中产生像音爆一样的冲击波，只不过会制造更多的光子而不是声音。

目前研究人员用一种新型的超高速摄影机拍摄光线，创造了一个”音爆”，称为”光子马赫锥”，这种新型的超速相机，可以在一秒钟内捕捉到令人难以置信的1万亿帧。

2、大部分光都对人眼不可见。

“颜色”是我们大脑对光线波长的一种“翻译”。波长是指光在其波形出现重复前跑过的距离。但是我们看到的有色光（也就是可见光visible light），仅仅是完整的电磁波谱(electromagnetic wave spectrum)中的一小部分。

红光是波长最长的可见光，如果把它的光波继续拉长，就会得到红外线(infrared)、微波（包括做饭用的微波micro wave）和无线电波(radio wave)。比紫光更短的波包括紫外线(ultraviolet)、X射线(x-ray)和伽马射线(γ-ray)。波长也可以用来描述能量：无线电波的长波长拥有的能量低，而波长短的伽马射线能量最高。这也是伽马射线对于活体组织十分危险的一大原因。

3、科学家可以对单个光子进行测量。

光由一种名叫“光子”(photon)的粒子组成，光子是携带一定电磁场能量的小包。如果实验足够灵敏，研究人员可以对光子进行计数，甚至对单个光子进行测量。研究人员甚至曾暂时把光冻结。

但是，不要把光子想像成台球。它们也有波一样的性质，可以互相干涉产生明暗条纹。光子模型(The photon model)是量子物理最早的成就之一；而后来的工作显示，电子和其他物质粒子也具有波动性。这种性质就是波粒二象性(wave-particle dualism)

4、粒子加速器中产生的光子可用于化学和生物研究。

可见光的波长比原子和分子的尺度大，所以我们实际上看不到物质的组成成分。然而，短波长的X射线和紫外线却适用于展示小尺度的结构。科学家使用观察高能光线的方法（如，原子吸收光谱分析 atomic absorption spectrometry）窥探原子世界。

利用磁场加速电子，粒子加速器可以产生特定波长的光子，这种光子叫做同步辐射（synchrotron radiation）。研究人员利用粒子加速器制造X射线和紫外线，然后将这些光用于研究分子和病毒的结构，甚至可以对化学反应进行录像。

好了，本次的有关光的知识就科普到这里，大家猜一猜这里面包含了多少个GCSE和A-level必考的知识点呢？同学们可以在公众号下面踊跃留言哦。

徐正鑫本文作者

徐老师毕业于斯图加特大学材料工程专业，对西方教育具有深入的研究。回国之后长时间从事辅导理工科学生大使馆面试工作，具有丰富的一对一辅导、培训经验，并结合中西方教育的不同，形成了一套自己独有的教学模式；徐老师善于发现学生特点，从学生熟悉与感兴趣的内容入手，引发学生学习兴趣，逐渐培养学生正确的学习理科的思维模式及思辨能力。擅长国际课程物理教学。