Page 122 - 世界学

106 世 界学 Shi Jie Xue

相对论质量是光子在飞行中的质量，不是静止的质量。光在飞行时，是有质量
的，所以黑洞能用万有引力吸引住光，光在黑洞的引力下逃不掉。因为飞行中的光

有质量，大质量的恒星也能吸引光，所以靠近太阳的光会被弯曲，已有试验证明了。
光子的能量和动量仅与光子的频率 ν 有关；或者说仅与波长 λ 有关。从而得

到光子的动量大小为 p=h/λ=hv/c。其中 h 叫普朗克常数。
从光子的能量、动量公式可导出一个推论。粒子和其反粒子的湮灭过程一定产

生至少两个光子。原因是在质心系下粒子和其反粒子组成的系统总动量为零，由于
能量守恒定律，产生的光子的总动量也必须为零；由于单个光子总具有不为零的动

量，系统只能产生两个或两个以上的光子来满足总动量为零。产生光子的频率，即
它们的能量，则由能量 - 动量守恒定律（四维动量守恒）决定。而从能量 - 动量守
恒可知，粒子和反粒子湮灭的逆过程，即双光子生成电子 - 反电子对的过程不可能

在真空中自发产生。
4. 光子具有波粒二象性

即说光子既具有一粒一粒的粒子的特性又有像声波一样的波动性。当时间为瞬
时值时，光子以粒子的形式传播；当时间为平均值时，光子以波的形式传播。光子

的波动性由光子的衍射而证明，光子的粒子性是由光电效应证明。
有人认为光子的动质量为零是错误的，光子的静质量为零，否则的话其动质量

将为无穷大。但其动质量却是存在的，计算方法是这样的：首先，由于频率为 v 的
光子的能量为 E=hv（其中 h 为普朗克常数），故由质能公式可得其质量为：m=E/
2
2
2
c =hv/c ，其中 c 表示光速的平方，该方法由爱因斯坦首先提出。
5. 光的分类和实际应用
光子有速度、能量、动量、质量，有凝聚。光子不可能静止。光子可以变成其

他物质（如一对正负电子），但能量守恒、动量守恒。
光属于电磁波，主要根据波长分类，并有不同的用途。

无线电波 0.1mm~3000m（微波 0.1mm~1m）；
红 外 线 0.76μm~1mm（ 其 中： 近 红 外 短 波 为 0.76~1.1μm， 近 红 外 长 波 为

1.1~2.5μm，中红外为 2.5~6μm，远红外为 6~15μm，超远红外为 15~1mm）；
可见光 0.38~0.76μm；
紫外线 10nm~0.38μm；