激光笔发出的是激光吗？不是吗？ | No.49

三月底的北京

先是一波雾霾…

又是一波降温…

然而这都不是重点……

重点是暖气已经停了！！！

这样的阴雨天小编简直冻成狗啊！！！

好气哦，可是还是要保持围笑呢:)

不过，没有阳光

咱们就来聊聊激光（笔）吧~

（强行带一波主题，捂脸逃→_→）

激光笔发出的是激光吗？

By 果果

估计现在市场上的激光笔大部分都是激光。既然网友问到这个问题，可能是问激光笔用的是激光器发光还是简单的发光二极管；我们认为现在市场上的主要产品都是用的激光器或者激光二极管（不是简单的发光二极管），所以所发的光应该是激光。

我想问如果恒星死亡了，而它们的行星的最后命运是怎么样？

By 海马

恒星死亡总具有外层物质向外膨胀或抛撒的过程，而且质量越大的恒星这个过程越剧烈，可以想象恒星死亡时，行星通常会被外层抛出的气体撕裂或者吞噬，应当很难保留下来。以太阳为例，太阳在红巨星阶段预计表面会膨胀到地球、火星的轨道位置，那么内层的行星会被吞噬，火星以外的行星大多是气态的，那其中的物质就很可能被吹走了。

能否说明一下洛伦兹变换？

By 60

洛伦兹变换是时间和空间组成的四维时空的坐标表换。它是一个线性变换。也可以看作是以(ict, x, y, z)为坐标的四维空间的转动变换，其中c为光的速度。这类似于三维空间的转动变换。1887年，迈克耳逊-莫雷实验没有测量到地球相对于以太参照系的运动。实验证明以太不存在。洛伦兹于1904年提出了洛伦兹变换，解释了迈克耳逊-莫雷实验的测量结果。而光的速度，相对于任何惯性参照系，都是相同的。事实上，描述电磁场的麦克斯韦方程在洛伦兹变换下是不变的。而当物体速度远小于光速时，洛伦兹变换的极限情形就成为伽利略变换。

为什么电磁波既可以用于加热物体，又可以拿来冷却原子呢？

By

热转换改成热转移，结果如下：“用过空调的朋友知道这个常识：空调既能够出热风也能生凉风，原因是电能的工作方式不一样，在两种工作模式下电能分别用于热损耗与热转移。同样，电磁波用于加热还是冷却，取决于电磁波与物质的作用方式，在作用方式主要是吸收时，电磁波会加热物体；而在特殊情况下，通常是激光作用于跃迁能级与激光波长匹配的原子系统，此时原子吸收光子的同时还释放光子，而且释放的光子能量会超过吸收光子能量，导致无规则运动自由度逐渐被电磁波限制，根据微观温度的定义，原子被冷却了。”

为什么不同频率的机械波在同一介质中传播速度一样，而不同频率的光在同一介质中传播速度就不一样，不应该都具有波的性质吗，我知道折射率波速光速的关系，机械波没有折射率吗？

By 热爱物理的小白

事实上不同频率的机械波在同一匀质介质中的速度也是不同的，只是速度差异非常之小以至于这个差异一般可以忽略不计。知道介质中机械波波动方程的同学可能会问：波动方程中解出的波速是严格一致的，这种速度差异又是从何而来？这是由于介质中机械波的波动方程是在认为介质是理想的匀质介质并且忽略了非线性效应的假设下列出的。而在实际情况下，这样的假设只是近似地成立。在大多数情况下，介质中的机械波波长是远远大于介质中原子间距的，因此可以认为介质是匀质的。当机械波的频率足够高时（大约在GHz到THz的频率，而这样的频率机械波一般是达不到的），匀质假设就不再成立，而这时的波速也与低频时的波速有较大的差异（一般是更小了）。线性介质的假设则是在机械波的振幅不大的情况下才成立，在小振幅时非线性效应还不十分明显从而可以忽略。而当机械波的振幅足够大的时候，非线性效应就不可忽略了。爆炸产生的冲击波就是这样的一个例子，核武器在空气中爆炸产生的冲击波波速可以远远大于空气中的声速。

电子如何测出水晶里原子间距离 关于电子晶体学的一些知识

By 兜兜

在电镜中电子通过晶体时会受到晶体内原子产生的静电场的作用，这一静电场是由晶体不同位置的电势差产生的。晶体的原子位置可以从晶体的静电势的分布图中得到，电势高的地方对应着晶体中原子的位置。在电子显微镜中，由于物体与电子束的交互作用，使透射物体的电子束或电子波携带了物体的结构信息，物波在电镜中经过物镜，中间镜和投影镜的作用，最后在像平面上形成像波。由于电子波与原子势之间的作用比较强，只要经过几个原子层就会产生几十甚至几百束强的衍射，即电子通过样品时要遭受到多重散射，产生动力学衍射，电子的动力学衍射效应导致了用电子衍射分析晶体结构的复杂性。到目前为止，还没有得到一个很好的能够描述电子动力衍射的解析表达式。电子晶体学家所能够做的是从不同的角度寻找近似公式。例如：如果样品很薄而且是由轻原子构成并且电子的能量很高以致被散射电子波与入射电子波几乎平行，这时电子穿过样品后只有相位移动，而保持其振幅不变化。这就是所谓的弱相位物体近似。这时的波函数与投影势成线性关系，因此从实验上获得的电子显微像就成为晶体结构在电子束方向的投影。

发生红移或蓝移时，光子能量发生变化。请问光子为什么会增加或减少的能量

By 东方龙将

“发生红移或蓝移时，我们观测到光子的能量发生变化”这一现象可以用经典物理的图像来很好地理解（当然与光子情况有所不同，光子是没有静止质量的，不能在经典的框架下考虑，不过确实有相似的地方）。假设你有一个朋友，他以相对于他自身固定的速度v水平朝你扔小球（假设小球的质量很小，朋友的运动状态几乎不会因此而改变；暂且不考虑重力等因素的影响，即小球会一直以v做匀速直线运动）。当朋友相对于你静止时扔小球，你观察都球的运动速度即是v；当朋友朝你反方向运动扔小球，你观察到的球的运动速度小于v，小球的能量（动能）相对第一种情况变小了；当朋友朝着你运动扔小球，你观察到的小球的运动速度大于v，小球的能量变大了。

红移或蓝移产生的源头，即是发射光子的光源相对于你（观察者）有一个相对速度。当光源朝着你反方向运动，你观察到的光子波长相对于光源静止时你观察到的光子波长会发生红移，观察到的光子能量减小；光源朝着你运动，你观察到的光子波长相对于光源静止时你观察到的光子波长会发生蓝移，观察到的光子能量增大。

诸如胶子、光子这类玻色子是如何传递相互作用的？

By 艾利克斯

粒子物理学的标准模型给出了三种标准玻色子：传递电磁相互作用的光子；传递弱相互作用的W及Z玻色子，和传递强相互作用的胶子。

胶子通过被带色荷的粒子(如夸克、胶子)吸收和发射而传递色相互作用。光子通过被带电荷的粒子(如电子)吸收和发射而传递电磁相互作用。

电磁相互作用（ ） 自然界的四种基本相互作用之一。它是带电粒子与电磁场的相互作用以及带电粒子之间通过电磁场传递的相互作用，强度上仅次于强相互作用而居于四种相互作用的第二位。电磁相互作用和引力相互作用是长程力，可在宏观尺度的距离中起作用而表现为宏观现象。

在粒子物理学的标准模型中，弱相互作用的理论指出，它是由W及Z玻色子的交换（即发射及吸收）所引起的，由于弱力是由玻色子的发射（或吸收）所造成的，所以它是一种非接触力。这种发射中最有名的是β衰变，它是放射性的一种表现。重的粒子性质不稳定，由于Z及W玻色子比质子或中子重得多，所以弱相互作用的作用距离非常短。这种相互作用叫做“弱”，是因为它的一般强度，比电磁及强核力弱好几个数量级。大部份粒子在一段时间后，都会通过弱相互作用衰变。弱相互作用有一种独一无二的特性——那就是夸克味变——其他相互作用做不到这一点。另外，它还会破坏宇称对称及CP对称。夸克的味变使得夸克能够在六种“味”之间互换。

最早研究的强相互作用是核子（质子或中子）之间的核力，它是使核子结合成原子核的相互作用。自1947年发现与核子作用的π介子以后，实验中陆续发现了几百种有强相互作用的粒子，这些粒子统称为强子。

强相互作用与其他相互作用相比有如下一些特点：①强度大。②强相互作用不像引力和电磁作用那样是长程力而是短程力。但力程比弱相互作用的力程长，约为10－13厘米，约等于原子核中核子间的距离。③比其他三种基本作用有更大的对称性。即在强相互作用中有更多的守恒定律（见对称性和守恒律）。④20世纪70年代以来，在深度非弹性散射等一系列高能量实验中发现一些新现象，借助于理论分析，可解释为强作用在短距离（小于10－14厘米）处随距离减小而变弱。

本期答题团队：

中科院物理所 J.Lu、Yan Yin、ZCL、清华海林、物理系41的同学

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