激光筆發出的是激光嗎？不是嗎？

知識 03-24

三月底的北京

先是一波霧霾…

又是一波降溫…

然而這都不是重點……

重點是暖氣已經停了！！！

這樣的陰雨天小編簡直凍成狗啊！！！

好氣哦，可是還是要保持圍笑呢:)

不過，沒有陽光

咱們就來聊聊激光（筆）吧~

（強行帶一波主題，捂臉逃_）

激光筆發出的是激光嗎？

By 果果

估計現在市場上的激光筆大部分都是激光。既然網友問到這個問題，可能是問激光筆用的是激光器發光還是簡單的發光二極體；我們認為現在市場上的主要產品都是用的激光器或者激光二極體（不是簡單的發光二極體），所以所發的光應該是激光。

我想問如果恆星死亡了，而它們的行星的最後命運是怎麼樣？

By 海馬

恆星死亡總具有外層物質向外膨脹或拋撒的過程，而且質量越大的恆星這個過程越劇烈，可以想像恆星死亡時，行星通常會被外層拋出的氣體撕裂或者吞噬，應當很難保留下來。以太陽為例，太陽在紅巨星階段預計表面會膨脹到地球、火星的軌道位置，那麼內層的行星會被吞噬，火星以外的行星大多是氣態的，那其中的物質就很可能被吹走了。

能否說明一下洛倫茲變換？

By 60

洛倫茲變換是時間和空間組成的四維時空的坐標表換。它是一個線性變換。也可以看作是以(ict, x, y, z)為坐標的四維空間的轉動變換，其中c為光的速度。這類似於三維空間的轉動變換。1887年，邁克耳遜-莫雷實驗沒有測量到地球相對於以太參照系的運動。實驗證明以太不存在。洛倫茲於1904年提出了洛倫茲變換，解釋了邁克耳遜-莫雷實驗的測量結果。而光的速度，相對於任何慣性參照系，都是相同的。事實上，描述電磁場的麥克斯韋方程在洛倫茲變換下是不變的。而當物體速度遠小於光速時，洛倫茲變換的極限情形就成為伽利略變換。

為什麼電磁波既可以用於加熱物體，又可以拿來冷卻原子呢？

By VSMALIANTY

熱轉換改成熱轉移，結果如下：「用過空調的朋友知道這個常識：空調既能夠出熱風也能生涼風，原因是電能的工作方式不一樣，在兩種工作模式下電能分別用於熱損耗與熱轉移。同樣，電磁波用於加熱還是冷卻，取決於電磁波與物質的作用方式，在作用方式主要是吸收時，電磁波會加熱物體；而在特殊情況下，通常是激光作用於躍遷能級與激光波長匹配的原子系統，此時原子吸收光子的同時還釋放光子，而且釋放的光子能量會超過吸收光子能量，導致無規則運動自由度逐漸被電磁波限制，根據微觀溫度的定義，原子被冷卻了。」

為什麼不同頻率的機械波在同一介質中傳播速度一樣，而不同頻率的光在同一介質中傳播速度就不一樣，不應該都具有波的性質嗎，我知道折射率波速光速的關係，機械波沒有折射率嗎？

By 熱愛物理的小白

事實上不同頻率的機械波在同一勻質介質中的速度也是不同的，只是速度差異非常之小以至於這個差異一般可以忽略不計。知道介質中機械波波動方程的同學可能會問：波動方程中解出的波速是嚴格一致的，這種速度差異又是從何而來？這是由於介質中機械波的波動方程是在認為介質是理想的勻質介質並且忽略了非線性效應的假設下列出的。而在實際情況下，這樣的假設只是近似地成立。在大多數情況下，介質中的機械波波長是遠遠大於介質中原子間距的，因此可以認為介質是勻質的。當機械波的頻率足夠高時（大約在GHz到THz的頻率，而這樣的頻率機械波一般是達不到的），勻質假設就不再成立，而這時的波速也與低頻時的波速有較大的差異（一般是更小了）。線性介質的假設則是在機械波的振幅不大的情況下才成立，在小振幅時非線性效應還不十分明顯從而可以忽略。而當機械波的振幅足夠大的時候，非線性效應就不可忽略了。爆炸產生的衝擊波就是這樣的一個例子，核武器在空氣中爆炸產生的衝擊波波速可以遠遠大於空氣中的聲速。

電子如何測出水晶里原子間距離關於電子晶體學的一些知識

By 兜兜

在電鏡中電子通過晶體時會受到晶體內原子產生的靜電場的作用，這一靜電場是由晶體不同位置的電勢差產生的。晶體的原子位置可以從晶體的靜電勢的分布圖中得到，電勢高的地方對應著晶體中原子的位置。在電子顯微鏡中，由於物體與電子束的交互作用，使透射物體的電子束或電子波攜帶了物體的結構信息，物波在電鏡中經過物鏡，中間鏡和投影鏡的作用，最後在像平面上形成像波。由於電子波與原子勢之間的作用比較強，只要經過幾個原子層就會產生幾十甚至幾百束強的衍射，即電子通過樣品時要遭受到多重散射，產生動力學衍射，電子的動力學衍射效應導致了用電子衍射分析晶體結構的複雜性。到目前為止，還沒有得到一個很好的能夠描述電子動力衍射的解析表達式。電子晶體學家所能夠做的是從不同的角度尋找近似公式。例如：如果樣品很薄而且是由輕原子構成並且電子的能量很高以致被散射電子波與入射電子波幾乎平行，這時電子穿過樣品後只有相位移動，而保持其振幅不變化。這就是所謂的弱相位物體近似。這時的波函數與投影勢成線性關係，因此從實驗上獲得的電子顯微像就成為晶體結構在電子束方向的投影。

發生紅移或藍移時，光子能量發生變化。請問光子為什麼會增加或減少的能量

By 東方龍將

「發生紅移或藍移時，我們觀測到光子的能量發生變化」這一現象可以用經典物理的圖像來很好地理解（當然與光子情況有所不同，光子是沒有靜止質量的，不能在經典的框架下考慮，不過確實有相似的地方）。假設你有一個朋友，他以相對於他自身固定的速度v水平朝你扔小球（假設小球的質量很小，朋友的運動狀態幾乎不會因此而改變；暫且不考慮重力等因素的影響，即小球會一直以v做勻速直線運動）。當朋友相對於你靜止時扔小球，你觀察都球的運動速度即是v；當朋友朝你反方向運動扔小球，你觀察到的球的運動速度小於v，小球的能量（動能）相對第一種情況變小了；當朋友朝著你運動扔小球，你觀察到的小球的運動速度大於v，小球的能量變大了。

紅移或藍移產生的源頭，即是發射光子的光源相對於你（觀察者）有一個相對速度。當光源朝著你反方向運動，你觀察到的光子波長相對於光源靜止時你觀察到的光子波長會發生紅移，觀察到的光子能量減小；光源朝著你運動，你觀察到的光子波長相對於光源靜止時你觀察到的光子波長會發生藍移，觀察到的光子能量增大。

諸如膠子、光子這類玻色子是如何傳遞相互作用的？

By 艾利克斯

粒子物理學的標準模型給出了三種標準玻色子：傳遞電磁相互作用的光子；傳遞弱相互作用的W及Z玻色子，和傳遞強相互作用的膠子。

膠子通過被帶色荷的粒子(如夸克、膠子)吸收和發射而傳遞色相互作用。光子通過被帶電荷的粒子(如電子)吸收和發射而傳遞電磁相互作用。

電磁相互作用（electromagnetic interaction）自然界的四種基本相互作用之一。它是帶電粒子與電磁場的相互作用以及帶電粒子之間通過電磁場傳遞的相互作用，強度上僅次於強相互作用而居於四種相互作用的第二位。電磁相互作用和引力相互作用是長程力，可在宏觀尺度的距離中起作用而表現為宏觀現象。

在粒子物理學的標準模型中，弱相互作用的理論指出，它是由W及Z玻色子的交換（即發射及吸收）所引起的，由於弱力是由玻色子的發射（或吸收）所造成的，所以它是一種非接觸力。這種發射中最有名的是β衰變，它是放射性的一種表現。重的粒子性質不穩定，由於Z及W玻色子比質子或中子重得多，所以弱相互作用的作用距離非常短。這種相互作用叫做「弱」，是因為它的一般強度，比電磁及強核力弱好幾個數量級。大部份粒子在一段時間後，都會通過弱相互作用衰變。弱相互作用有一種獨一無二的特性——那就是夸克味變——其他相互作用做不到這一點。另外，它還會破壞宇稱對稱及CP對稱。夸克的味變使得夸克能夠在六種「味」之間互換。

最早研究的強相互作用是核子（質子或中子）之間的核力，它是使核子結合成原子核的相互作用。自1947年發現與核子作用的π介子以後，實驗中陸續發現了幾百種有強相互作用的粒子，這些粒子統稱為強子。

強相互作用與其他相互作用相比有如下一些特點：強度大。強相互作用不像引力和電磁作用那樣是長程力而是短程力。但力程比弱相互作用的力程長，約為10－13厘米，約等於原子核中核子間的距離。比其他三種基本作用有更大的對稱性。即在強相互作用中有更多的守恆定律（見對稱性和守恆律）。20世紀70年代以來，在深度非彈性散射等一系列高能量實驗中發現一些新現象，藉助於理論分析，可解釋為強作用在短距離（小於10－14厘米）處隨距離減小而變弱。

本期答題團隊：