灯泡里的光子是怎么跑出来的?

广东读者张菁问：所有的光都具有波粒二相性吗?那灯泡里面的光子是怎么跑出来的?为什么灯泡的光不热,太阳的光就热呢?

答：所有的光都具有波粒二相性.在2012年11月出版的《科学》杂志中,英国布里斯托大学的物理学家阿尔贝托·佩鲁佐利用光子分离器使一个光子纠缠另一个光子,通过对第二

个光子的检测,证实了光子同时表现出波和粒子的特性.

第二个问题：从经典角度讲,任何粒子,只要它有一定的动能,都有一定的穿透力射出的在一定射程内能击穿木板,相反,“强弩之末,势不能穿鲁缟”.这些现象用高中的“压强”概念就可以解释.光也是一种粒子,非静止的光子的确具有动能和光压.

但是,光和物质的作用,一般是从光子（或电磁波）与电子、原子、分子作用的角度来考虑的,比如可见光能穿透厚厚的玻璃,但不能透过一块薄薄的黑布.这种差别显然无法从“穿木板”的角度来解释.这里要考虑的是光子被吸收的多少,即光子“消逝”的多少.能穿透玻璃,是因为被吸收的光子很少.光子是粒子的,但是玻璃的微观结构是很稀疏的、间距很大的格点阵列,对光子的吸收很有限.

要进一步理解这个问题,需要理解光子是一种能量量子化的概念,它的行为要用量子力学来描述,而不能用经典图像来看待.比如,它是什么形状?体积有多大?等等.

量子力学中,用波函数来描述光子这样的微观粒子比较好,波函数模的平方就是光子出现概率高的地方.在真空中,波函数模的平方在一条直线上出现极大值,所以真空中光沿直线传播.在介质（如玻璃）中,光子的能量被介质原子（离子、分子等）吸收,同时,介质原子（离子、分子等）跃迁到高能级上,它有一定概率再释放光子,整个过程是个动态平衡的过程,总的效果是波函数模的平方在穿透玻璃的地方出现极大值.光子跑到了玻璃的另一面,也就是说,光子穿透玻璃.同时,如果了解量子电动力学的方程后,会发现波函数模的平方极大值出现的地方与几何光学（折射定律、反射定律等）相一致.

以波的观点来看就非常简单了,可见光可以通过空气——玻璃界面折射的方式穿透灯泡的玻璃壁.

第三个问题：首先,太阳光比普通光的照度大,也就是说相同粗细的光束,太阳光含有更多的能量.其次,太阳光中的红外线含量比较高,红外线占太阳光能量的43%,而人体感觉到热主要是红外线的作用（人眼是看不到红外线的）.由于灯泡的红外线发射比较弱,所以感觉不到热.另外,白炽灯（灯泡）的光中还是有一部分红外线的,所以白炽灯的热效应比不产生红外线的冷光源荧光灯强,也因此,效率没有荧光灯高.