激光笔 激光笔发出的是激光吗？不是吗？ | No.49

三月底的北京

首先是一波烟雾...

又一波降温...

但这不是重点...

重点是暖气停了！！！

这样的雨天简直就是狗！！！

我好生气，但还是要在身边保持微笑:)

然而，没有阳光

再说激光(笔)~

一个

Q

激光笔发出激光吗？

作者:曹保果

A

估计现在市面上的激光笔大部分都是激光。既然网友问了这个问题，可能会问激光笔是用激光发光还是用简单的发光二极管发光；我们认为现在市场上的主要产品是激光或者激光二极管(不是简单的发光二极管)，所以发出的光应该是激光。

2

Q

我想问如果恒星消亡了，它们的行星最后的命运是怎样的？

海马体

A

恒星死亡时，总有一个外层物质向外膨胀或散射的过程，恒星质量越大，这个过程越剧烈。可以想象，当一颗恒星死亡时，行星通常会被外层抛出的气体撕裂或吞噬，这应该很难保持。以太阳为例。红巨星阶段，预计太阳表面会膨胀到地球和火星的轨道位置，所以内行星会被吞噬，火星外的行星多为气态，所以里面的物质很可能会被吹走。

三

Q

你能解释洛伦兹变换吗？

到60岁

A

洛伦兹变换是由时间和空组成的四维时间中空的坐标变换。是线性变换。也可以看作是以(ict，x，y，z)为坐标的四维空之间的旋转变换，其中c为光速。这类似于3D 空之间的旋转变换。1887年，迈克尔逊-莫雷实验没有测量地球相对于以太参照系的运动。实验证明乙醚不存在。洛伦兹于1904年提出洛伦兹变换，并解释了迈克尔逊-莫雷实验的测量结果。光速相对于任何惯性参照系都是相同的。事实上，描述电磁场的麦克斯韦方程组在洛伦兹变换下是不变的。当物体的速度远小于光速时，洛伦兹变换的极限就变成了伽利略变换。

四

Q

为什么电磁波可以用来加热物体，冷却原子？

作者:VSMALIANTY

A

结果是这样的:“用过空音的朋友都知道这个常识:空音既能产生热空气，又能产生冷空气，因为电能的工作模式不同，在两种工作模式下电能分别用于散热和传热。同样，电磁波是用于加热还是冷却，取决于电磁波与物质之间的作用方式。当作用方式以吸收为主时，电磁波会加热物体；在特殊情况下，通常是激光作用于跃迁能级与激光波长相匹配的原子系统。这时原子吸收光子释放光子，释放的光子能量会超过吸收的光子能量，导致不规则运动的自由度逐渐受到电磁波的限制。根据微观温度的定义，原子是被冷却的。”

五

Q

为什么不同频率的机械波在同一介质中传播速度相同，而不同频率的光在同一介质中传播速度不同？不应该都具有波的性质吗？我知道折射率，波速和光速的关系，机械波没有折射率？

热爱物理的小白

A

其实同一个均匀介质中不同频率的机械波的速度也是不同的，只是速度差很小，一般可以忽略不计。了解介质中机械波波动方程的同学可能会问:波动方程中求解的波速是严格一致的，这种速度差从何而来？这是因为介质中机械波的波动方程是在假设介质为理想均匀介质且忽略非线性效应的情况下给出的。实际上，这个假设只是近似真实的。大多数情况下，介质中机械波的波长远大于介质中原子间的距离，因此可以认为介质是均匀的。当机械波的频率足够高(约为GHz到THz频率，这对于机械波来说一般是无法达到的)时，均匀化假设就不再成立，此时的波速与低频(一般更小)时的波速有很大不同。线性介质的假设只有在机械波振幅不大时成立，振幅小时非线性效应不明显，可以忽略。当机械波振幅足够大时，非线性效应不可忽略。爆炸产生的冲击波就是这样一个例子。核武器爆炸产生的冲击波在空气体中的波速可以远远大于在空气体中的声速。

六

Q

电子如何测量晶体中原子之间的距离？关于电子晶体学的一些知识

豆豆

A

在电子显微镜中，电子通过晶体时，会受到晶体中原子产生的静电场的影响，这种静电场是由晶体不同位置的电势差产生的。晶体的原子位置可以从晶体的静电势分布中得到，电势高的地方对应晶体中的原子位置。在电子显微镜中，由于物体和电子束之间的相互作用，通过物体传输的电子束或电子波携带了物体的结构信息。物波通过电子显微镜中的物镜、中间镜和投影镜，最终在像面上形成像波。由于电子波与原子势的强相互作用，只要通过几个原子层就会产生几十甚至几百个强衍射光束，即电子通过样品时会受到多次散射，产生动态衍射。电子的动态衍射效应导致了用电子衍射分析晶体结构的复杂性。到目前为止，还没有很好的解析表达式可以描述电子的动态衍射。电子晶体学家能做的，就是从不同角度寻找近似公式。例如，如果样品很薄，由轻原子组成，电子的能量很高，散射的电子波几乎与入射的电子波平行，那么只有电子的相位经过样品后发生移动，其振幅保持不变。这叫弱相物体近似。此时，波函数与投影电势线性相关，因此从实验获得的电子显微图像成为晶体结构在电子束方向上的投影。

七

Q

当红移或蓝移发生时，光子能量发生变化。光子为什么会增加或减少能量

东方龙司令

A

“当红移或蓝移发生时，我们观察到光子的能量发生变化”这一现象可以用经典物理图像很好地理解(当然，光子与光子不同，光子没有静态质量，不能在经典框架下考虑，但有一定的相似性)。假设你有一个朋友以相对于自己固定的速度v级向你扔球(假设球的质量很小，朋友的运动状态几乎不会因此而改变；暂时不考虑重力等因素的影响，即球总是以v)匀速直线运动。朋友在和你还相对的时候扔小球，你观察球的移动速度是v；朋友反方向投球，你观察到的球的速度小于V，球的能量(动能)变得小于第一种情况；朋友向你扔球，你观察到球的速度大于V，球的能量变大。

红移或蓝移的来源是发射光子的光源相对于你(观察者)有一个相对速度。当光源向与你相反的方向移动时，你观察到的光子波长会相对于光源静止时的光子波长发生红移，观察到的光子能量会减少；当光源向你移动时，你观察到的光子波长相对于光源静止时观察到的光子波长会蓝移，观察到的光子能量会增加。

八

Q

胶子、光子等玻色子是如何传递和相互作用的？

作者:亚历克斯

A

粒子物理的标准模型给出了三种标准玻色子:传输电磁相互作用的光子；w和z玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相互作用。

胶子通过被带色电荷的粒子(如夸克和胶子)吸收和发射来传递颜色相互作用。光子通过被带电粒子(如电子)吸收和发射来传递电磁相互作用。

电磁相互作用是自然界四种基本相互作用之一。是带电粒子与电磁场的相互作用，是电磁场传递的带电粒子之间的相互作用，强度仅次于强相互作用，在四种相互作用中排名第二。电磁相互作用和引力相互作用是长程力，可以在宏观尺度距离上发挥作用，表现为宏观现象。

在粒子物理的标准模型中，弱相互作用理论指出它是由W和Z玻色子的交换(发射和吸收)引起的。因为弱力是玻色子发射(或吸收)引起的，所以是非接触力。最著名的发射是β衰变，这是放射性的一种表现。重粒子本质上是不稳定的。因为Z和W玻色子比质子或中子重得多，弱相互作用的相互作用距离很短。这种相互作用被称为“弱”，因为它的一般强度比电磁和强核力弱几个数量级。大多数粒子在一段时间后会通过弱相互作用衰变。弱相互作用有一个独特的特征——即夸克味的变化——这是其他相互作用所不能做到的。另外会破坏宇称对称性和CP对称性。夸克的味觉变化使得夸克在六种“味觉”中可以互换。

研究的第一个强相互作用是核子(质子或中子)之间的核力，是核子结合成原子核的相互作用。自从1947年发现π介子与核子相互作用以来，在实验中发现了数百个强相互作用粒子，统称为强子。

与其他交互作用相比，强交互作用具有以下特点:①强强度。②强相互作用不是长程力，而是类似重力和电磁作用的短程力。但力的范围比弱相互作用长10-13 cm左右，大约等于原子核内原子核之间的距离。③比其他三种基本功能更对称。即强相互作用中守恒定律较多(见对称性和守恒定律)。④20世纪70年代以来，在一系列高能实验中发现了一些新现象，如深度非弹性散射。借助理论分析，可以解释短距离(小于10-14 cm)时强作用变弱。

这个回答小组:

陆，，，清华海林，中国科学院物理研究所物理系41届学生

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