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光能是如何转化为热能的?

 科学甜心派

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从宏观上看,根据能量守恒定律,能量不会凭空产生或消失,只会从一种形式转化为另一种形式,或从一个物体转移到另一个物体。光能被物质吸收后,转化为了物质的内能,一般认为,热能就是一种内能,因此也可以说转化为了热能。内能增加,直观的表现就是温度升高,所以被太阳晒到会感觉热。

从微观来看,光具有波粒二象性,既有波动特性,又有粒子特性,光能便是光子携带的能量;内能的微观表现便是构成系统所有分子无规则运动动能、分子间相互作用势能、分子内部以及原子核内部各种形式能量的总和。构成物质的微观粒子(这里我们只考虑原子,实际上在高中学习中会做细分)处于一系列分立的能级,当光子的能量恰好等于两能级之差时,原子便会吸收光子,从低能级跃迁至高能级,物质的内能增加。

将上述微观过程反过来,原子从高能级跃迁至低能级,同时产生光子,这便是热能转化为光能的过程,也就是热辐射。人体、桌子、板凳,所有物质每时每刻都在做热辐射,只不过大多数辐射能量较低,光子频率低于可见光范围,但可通过特定的仪器探测吸收这些辐射出的光子,这便是红外探测器的工作原理。

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回复科学甜心派:从能量守恒看光热转化,微观粒子的能级跃迁揭示了世界的奥秘,令人惊叹。

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