光子

基本簡介

命名

光子操控

光子起初被愛因斯坦命名為光量子。光子的現代英文名稱photon源於希臘文φῶς（在羅馬字下寫為phôs），是由物理化學家吉爾伯特·路易士在他的一個假設性理論中創建的。光子的現代英文名稱photon源於希臘文φῶς（在羅馬字下寫為phôs），是由物理化學家吉爾伯特·路易士在他的一個假設性理論中創建的。在路易士的理論中，photon指的是輻射能量的最小單位，其「不能被創造也不能被毀滅」。在路易士的理論中，photon指的是輻射能量的最小單位，其「不能被創造也不能被毀滅」。儘管由於這一理論與大多數實驗結果相違背而從未得到公認，photon這一名稱卻很快被很多物理學家所採用。儘管由於這一理論與大多數實驗結果相違背而從未得到公認，photon這一名稱卻很快被很多物理學家所採用。根據科幻小說作家、科普作家艾薩克·阿西莫夫的記載，阿瑟·康普頓於1927年首先用photon來稱呼光量子。根據科幻小說作家、科普作家艾薩克·阿西莫夫的記載，阿瑟·康普頓於1927年首先用photon來稱呼光量子。光子是電磁輻射的量子，傳遞電磁相互作用的規範粒子，記為γ。其靜質量為零，不荷電，其"能量"為"普朗克常量"和電磁輻射頻率的乘積，ε=hv，在"真空"中以"光速"c運行，其自旋為1，是"玻色子"。早在1900年，M.普朗克解釋黑體輻射能量分布時作出量子假設，物質振子與輻射之間的能量交換是不連續的，一份一份的，每一份的能量為hv；1905年A.愛因斯坦進一步提出"光波"本身就不是連續的而具有粒子性，"愛因斯坦"稱之為光量子；1923年A.H.康普頓成功地用光量子概念解釋了"X光"被物質"散射"時"波長"變化的"康普頓效應"，從而光量子概念被廣泛接受和應用，1926年正式命名為"光子"。"量子電動力學"確立後，確認光子是傳遞電磁相互作用的媒介粒子。帶電粒子通過發射或吸收光子而相互作用，正反帶電粒子對可湮沒轉化為光子，它們也可以在"電磁場"中產生。

光子是光線中攜帶能量的粒子。一個光子能量的多少與波長相關,波長越短,能量越高。當一個光子被分子吸收時,就有一個電子獲得足夠的能量從而從內軌道躍遷到外軌道,具有電子躍遷的分子就從基態變成了激發態。光子具有能量，也具有動量，更具有質量，按照質能方程，E=MC^2=HV,求出M=HV/C^2,光子由於無法靜止，所以它沒有靜止質量，這兒的質量是光子的相對論質量。

電磁理論

光子晶體結構

在物理學領域，光子通常用希臘字母γ（音：Gamma）表示，這一符號有可能來自由法國物理學家維拉德（PaulUlrichVillard）於1900年發現的伽瑪射線[14][15]，伽瑪射線由盧瑟福和英國物理學家安德雷德（EdwardAndrade）於1914年證實是電磁輻射的一種形式[16]。在物理學領域，光子通常用希臘字母γ（音：Gamma）表示，這一符號有可能來自由法國物理學家維拉德（PaulUlrichVillard）於1900年發現的伽瑪射線[14][15]，伽瑪射線由盧瑟福和英國物理學家安德雷德（EdwardAndrade）於1914年證實是電磁輻射的一種形式[16]。在化學和光學工程領域，光子經常被寫為hν，即用它的能量來表示；有時也用f來表示其頻率，即寫為hf。在化學和光學工程領域，光子經常被寫為hν，即用它的能量來表示；有時也用f來表示其頻率，即寫為hf。

物理性質用費曼圖表示的正電子-負電子散射（也叫做BhaBha散射），波浪線表示交換虛光子的過程。從波的角度看，光子具有兩種可能的偏振態和三個正交的波矢分量，決定了它的波長和傳播方向；從粒子的角度看，光子靜止質量為零[4]，電荷為零[17]，半衰期無限長。光子是自旋為1的規範玻色子，因而輕子數、重子數和奇異數都為零。

光子的靜止質量嚴格為零，本質上和庫侖定律嚴格的距離平方反比關係等價，如果光子靜質量不為零，那麼庫侖定律也不是嚴格的平方反比定律[18]。所有有關的經典理論，如麥克斯韋方程組和電磁場的拉格朗日量都依賴於光子靜質量嚴格為零的假設。從愛因斯坦的質能關係和光量子能量公式可粗略得到光子質量的上限，這裡即是光子質量的上限，也是任意電磁波的頻率，位於超低頻段的舒曼共振已知最低頻率約為7.8赫茲。

這個值僅比現在得到的廣為接受的上限值高出兩個數量級。光子能夠在很多自然過程中產生，例如：在分子、原子或原子核從高能級向低能級躍遷時電荷被加速的過程中會輻射光子，粒子和反粒子湮滅時也會產生光子；在上述的時間反演過程中光子能夠被吸收，即分子、原子或原子核從低能級向高能級躍遷，粒子和反粒子對的產生。在真空中光子的速度為光速，能量和動量p之間關係為（公式缺）；相對論力學中一般質量為？的粒子的能量動量關係為（公式缺）。光子的能量和動量僅與光子的頻率ν有關；或者說僅與波長λ有關光子的能量和動量僅與光子的頻率ν有關。從光子的能量、動量公式可導出一個推論：粒子和其反粒子的湮滅過程一定產生至少兩個光子。原因是在質心系下粒子和其反粒子組成的系統總動量為零，由於動量守恆定律，產生的光子的總動量也必須為零；由於單個光子總具有不為零的大小為的動量，系統只能產生兩個或兩個以上的光子來滿足總動量為零。產生光子的頻率，即它們的能量，則由能量動量守恆定律（四維動量守恆）決定。而從能量-動量守恆可知，粒子和反粒子湮滅的逆過程，即雙光子生成電子-反電子對的過程不可能在真空中自發產生。

光子具有波粒二象性，即說光子像一粒一粒的粒子的特性又有像聲波一樣的波動性，光子的波動性有光子的衍射而證明，光子的粒子性是由光電效應證明。

上面有人認為光子的動質量為零是錯誤的，光子的靜質量為零，否則的話其動質量將為無窮大。但其動質量卻是存在的，計算方法是這樣的：首先，由於頻率為v的光子的能量為E＝hv，（其中h為普朗克常數），故由質能公式可得其質量為：m＝E/c^2=hv/c^2其中c^2表示光速的平方。該方法由愛因斯坦首先提出。

經典的波有群速度與相速度之分。光子的速度就是光速。光子有速度、能量、動量、質量。光子不可能靜止。光子可以變成其它物質（如一對正負電子），但能量守恆、動量守恆。

華中科大羅俊教授重新確定光子靜止質量上限

光子火箭發動機

華中科技大學教授重新確定光子靜止質量上限，有業內人士認為：光子靜止質量為零是經典電磁理論的基本假設之一。但有些科學家則認為，光子可能有靜止質量。如果實驗最終檢測到光子存在靜止質量，那麼有些經典理論將要有所變化。在2月28日出版的美國《物理學評論快報》（PhysicalReviewLetters）上，有專文介紹說：「一項由中國科學家羅俊等完成的新的實驗表明，在任何情況下，光子的靜止質量都不會超過10的負54次方千克，這一結果是之前已知的光子質量上限的1／20。」羅俊和他的同事通過一種新穎的實驗方法，在一個山洞實驗室里將光子靜止質量的上限，進一步提高了至少一個數量級。據悉，如果光子存在靜止質量，雖然不會影響到人們的日常生活，但其產生的後果將是根本性的———例如，光速將隨波長的改變而變化，並且光波將像聲波一樣能夠產生縱向振動。

光子嫩膚

·什麼是光子嫩膚

光子嫩膚強脈衝光子技術（ipl）是一項創新技術，可用以解決多種良性皮膚病變，如表皮瘢痕、老年斑、胎記、不雅的血管或其它污斑及去祛多餘毛髮等。為達到令患者滿意的特別的美容效果，它提供安全、非介入的方法以適應不同的皮膚狀態，這種方式被稱為光子嫩膚。

·光子嫩膚技術的突出特點是什麼a、全面部治療，整體改善面部皮膚狀態b、無需停工，無需休假

·光子嫩膚治療是如何進行的治療前，通常需在待治療部位塗抹冷凝膠。您可能會被要求戴上深色的眼鏡以保護眼睛免受強烈光線照射。治療時，將光子嫩膚儀的治療頭導光晶體輕放於待治療皮膚，並開始釋放脈衝光。您可能會感到有一點點被夾的感覺，類似於用拉斷的橡皮筋輕彈於皮膚。可以使用一點麻醉膏，但通常都不太需要。整個療程通常需要5—6次，以達到最佳的效果、最小的副作用和極高療效。

·光子嫩膚要達到理想的效果需要幾治療因為治療的次數取決於您的皮膚需要治療的面積大小和病變的程度，一般全療程大約需要5至6次，每一次治療後皮膚病變都會得到顯著改善。

·神奇的光子嫩膚健康與美麗是人們生活永恆的追求，但如果在健康與美麗之間選擇其一的話，您會選擇什麼呢？雖然不同性別及年齡的人回答會有所不同，但最為理想的是健康基礎上的美麗，因為沒有健康的美麗是毫無意義的。魚與熊掌不能兼得的原因是目前醫學尚無一種完全無損的美容整形方法。就拿祛皺來講，手術拉皮、膠原注射、表皮磨削等都會不同程度地造成人體的損傷，同時，患者需要準備一段時間用於術後的恢復，給工作和生活帶來了很大的不便。這些因素是許多愛美的人們對醫學美容望而卻步的原因。那麼有沒有一種兩全其美的祛皺嫩膚的方法呢？首先讓我們看看皺紋是怎樣產生的。從機理上講，使我們冰膚玉肌的物質基礎是存在於皮膚真皮中的膠原纖維及彈力纖維。

膠原纖維是皮膚的主要結構架填充蛋白，維持皮膚的基本形態；彈力纖維主要保持皮膚的彈性和張力。隨著年齡的增大，膠原纖維及彈力纖維逐漸變性、萎縮、斷裂，於是皮膚塌陷，彈性變差，皺紋產生。如何延緩這兩種纖維的變性及促進新纖維的產生是防止皺紋的關鍵。國外研究發現，一種特定波長的強脈衝光可刺激纖維母細胞產生新膠原及彈力纖維，可使皮膚重新變得飽滿光滑，由此誕生了光嫩膚技術。

光嫩膚技術迅速興起的另一重要原因是無損傷，患者在進行治療後無任何不適，面部也無明顯的不良改變。同時，面部的黃褐斑等色素病變也隨之消失。把治療分成數次的主要目的是為在使皮膚得到逐步改善的同時，極大降副反應的風險。最重要的是，該治療無須停工（「nodowntime」），每次治療完成後您立即可以恢復正常生活和工作，這正是現代人所嚮往的方式。

·光子嫩膚技術的治療原理生物刺激作用：強脈衝光作用於皮膚後產生的光化學作用，使真皮層的膠原纖維和彈力纖維內部產生分子結構的化學變化，恢復原有彈性。另外，其所產生的光熱作用，可增強血管功能，使循環改善，從而達到消祛皺紋，縮小毛孔的治療效果。

光熱解原理：由於病變組織內的色素團含量遠遠多於正常皮膚組織，其在吸收光之後產生的升溫也高於皮膚。利用它們的溫差使病變血管封閉，色素破裂分解，而不損傷正常組織。

光子脫毛

光子脫毛設備

光子脫毛設備：科醫人IPL光子治療儀，是波長從755-1200nm的彩光，同時綜合了多種治療作用。

作用原理：IPL是強脈衝光的縮寫，它能夠穿透表皮，在真皮內被毛囊吸收，產生熱能，將毛囊破壞，得到永久脫毛的效果。同時它能使真皮層的膠原纖維和彈力纖維內部產生分子結構的化學變化，促進皮膚膠原再生及重新排列。

'·優勢與不足'優勢：在脫毛的同時可恢復皮膚原有彈性、消除或減輕皺紋、縮小毛孔。改善膚質，膚色，收緊皮膚。有解決如輕度毛周角化，膚色不均等較輕的皮膚問題的作用。IPL的一大優點是光斑大，達5平方厘米，故脫毛速度很快。輕微疼痛。

不足：因其選擇性治療作用較雷射略差，當皮膚吸收能量較多時會出現水皰，色素沉著或脫失等併發症。

毛髮生長有一定規律性。它的生長周期可分為三個階段，即生長期、成熟期、休止期。光子能在有效地破壞處於生長期的毛髮的毛囊，阻礙和中止毛髮的生長。每次光子治療後受損害的毛髮會自行脫落，這種現象一般會持續一至二個月左右，大約經過一個療程，即三至四次光子脫毛治療，毛髮就可以被完全清除乾淨，而且永不再生長。　　脫毛治療的時間最好選擇在秋冬季。這樣經過三至四個月的光子脫毛治療，到了夏季你就不會再因多餘的毛髮而煩惱了！此外，每次光子脫毛治療後，皮膚毛孔周圍會有輕微紅腫現象，要求治療當天不要用水清洗，術後注意防曬。在秋冬季治療可以方便地避免水洗、日曬等問題。

·光子脫毛的適座症和禁忌症光子可以脫腋毛、前髮際、絡腮鬍、唇毛、四肢汗毛及陰毛（比基尼線）等。

以下情況為光子脫毛禁忌：免疫系統缺陷、血液系疾病、皮膚有炎症情況、光敏感性皮膚、心理不健康者、正在服阿斯匹林或高氧化劑者、孕婦、十六歲以下的末成年人等。