作业帮光子、电子、原子之间有什么联系?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/15 12:45:56
光子、电子、原子之间有什么联系?
光子、电子、原子之间有什么联系?
光子、电子、原子之间有什么联系?
光子是电磁波,电子是实物粒子与电磁波是两回事\x0d电子与光子这两种粒子的根本区别——光子没有自旋,电子有自旋.\x0d电子与正电子相遇时将湮灭而转化为光子,即转化为电磁场；反之,在核场中光子的能量足够大时,光子也可以转化为正负电子对.电子与正电子都是实物,而光子却是电磁场,即真空.\x0d从微观物理的角度考察：电子是费米子,带基本电荷,具有空间局域性.它可以是信息的载体,也可以是能量的载体.作为信息载体时,可以通过金属导线或无线电波在自由空间进行传递.电载信息的主要储存方式为磁储存.微电子技术发展了电子计算机,其信息处理的速度受到了电子开关极限时间10-10 s的障碍,和大规模集成电路密集度水平以及并行技术的制约.20世纪信息技术的进步已经充分挖掘并几乎穹尽了电子的潜力.虽然微电子技术的进一步完善,尚可提高芯片信号运作的速度.有望把计算机运算速度再提高（用大规模并行\x0d技术.）然而,电子本身的运动特性及其所产生的电磁场频率极限,制约了它在信息领域功能的进一步发展.电子作为能量的载体时,高能电子束可以让物质改性,可以作为高温热加工,但要求真空环境.并且,它的德布罗意波长极限使它难以胜任超精细的工作.\x0d光子是玻色子,电中性,没有空间局域性而具有时间可逆性.它可以是信息的载体, 也可以是能量的载体.作为信息载体时,可以通过光纤（光缆）或自由空间进行传递,光载信息的主要存储方式为光储存.光子技术将发展起光子计算机,其光子逻辑或智能运算的信息处理速度将受到光子开关极限时间10-14s的障碍,和光子集成光路密集度水平以及并行技术的制约.这些制约都远较电子技术所受制约宽松. 光子作为能量的载体时（只有光子简并度极高的激光束才能实现）,高能激光束可以让物质改性,可以作高温热加工,甚至有望导致核聚变.由于激光波长比电子波长短很多,因而可以胜任非常精细的工作.仅就信息属性而言,光子技术较诸电子技术有着明显的优势：光子开关的速度极限较电子开关速度极限高出4个量级以上,光子信息可以作高密通道交互传输及并行处理；光频载波要比微波频率高出4\x0d个量级,可荷载信息量自然高得多；光束的实用调制方式较多,能够采用密集的波分复用技术,频分复用技术以及时分复用技术. 光子存储的平面密度不仅大大高于磁存储,而且还能发展空间维、时间维、光谱维及体全息等存储方式.单体存储容量可望达到TB量级.这是磁\x0d存储技术无法比拟的；光子集成包括器件集成和功能集成.光子集成度远比电子集成度高.\x0d单量子点激光器可以做到0.1μm .有人认为,光子技术将会在全光通讯和光子计算机上取得突破：传码率为TB/ s量级的全光通信；仅非并行的单机“光脑“运算速度就可超过1012次/秒光子是光的一个量子,它是没有内禀质量的.因为波/粒二象性,所以它既可以看作是粒子,也可以看作是波原始称呼是光量子（light quantum）,电磁辐射的量子,传递电磁相互作用的规范粒子,记为γ.其静止量为零,不带荷电,其能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积,ε=hv,在真空中以光速c运行,其自旋为1,是玻色子.早在1900年,M.普朗克解释黑体辐射能量分布时作出量子假设,物质振子与辐射之间的能量交换是不连续的,一份一份的,每一份的能量为hv；1905年A.爱因斯坦进一步提出光波本身就不是连续的而具有粒子性,爱因斯坦称之为光量子；1923年A.H.康普顿成功地用光量子概念解释了X光被物质散射时波长变化的康普顿效应,从而光量子概念被广泛接受和应用,1926年正式命名为光子.量子电动力学确立后,确认光子是传递电磁相互作用的媒介粒子.带电粒子通过发射或吸收光子而相互作用,正反带电粒子对可湮没转化为光子,它们也可以在电磁场中产生 原子是由原子核和电子构成.原子核由质子和中子构成,而质子和中子由三个夸克构成.1