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05光物质LightMatters
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光是如何产生的呢？在回答这个问题之前，让我们先看看身边多种多样的发光物体：首先是日常生活中的灯具：基于金属丝发光的普通灯泡；荧光管；我们之前提过的激光笔；从烤面包机到汽车仪表盘等电子设备上的指示灯；阳光，当然还有星光；在地球南北极地才可以有幸看到的极光；不仅如此，还有萤火虫、萤科虫类以及船尾的磷光[1]等等。
这些千差万别的物体是通过什么样的方式产生了一个共同的产物——光的呢？
这个问题的答案是，它们都涉及物质——都涉及电荷的转移。
当这些电荷加速时，也就是说当它们改变运动速度或者方向时，就会产生光。
这是一个简单的物理原理，对它的认识是电磁学理论的伟大成就之一。
电场的起源是电荷，比如原子中的电子，其所产生的电场会延伸到整个空间，并吸引像质子一样的带异性电荷的粒子，且这种吸引力会随着其与电子间距离的增加而迅速减弱。
正如我在第3章提到的，这是静电产生的力。
振**原子与弯曲电子
现在假设电子突然运动起来，它周围的场也必定会随之改变，这是因为两者间有着千丝万缕的联系。
图25描述了这种电场的变化，它看起来像一个“扭结”
。
位于电场中的质子并不会立刻感应到这种电场的变化，事实上，从电子发生运动到质子感知到电场变化，这之间有一个时间差。
在这期间，“电子发生了运动”
这一信息是以光速由电子向质子进行传播的。
当质子感知到变化之后，质子会根据电子的运动方向而做出反应：如果电子靠近质子，那么质子受到的电场会变强，从而受到更大的力；如果电子远离质子，则质子受到的电场变弱，从而受到的力减小。
现在假设电子来回运动，它周围的电场也会随着这种振**同步发生变化，并且传播到质子所在位置，质子受到这种变化的电场作用发生振**。
振**的电场（以及相关的磁场，这里我们不展开讨论）正是我们所说的光。
图25 a.静止电荷的电场线；b.加速运动电子的电场线。
当电子加速运动时，如图中电场线的转折（或“扭结”
）所示的电场的变化，会以光速远离电子
由于最简单的氢原子只包含一个电子和一个质子，所以我们可以由氢原子入手，理解原子是如何产生光的。
首先，让我们考虑一下，当一束光照射在基态原子上时会发生什么。
光迫使原子内部的带电粒子——电子和质子——发生运动。
但是由于电子比质子轻得多，在给定相同作用力的情况下，电子更容易运动，所以我们可以把质子看做是近似静止的，只考虑电子相对于质子的运动。
事实上，电子以光的电场频率振**，并随着电场的变化交替进行加速或减速。
这有点像帮孩子**秋千的过程。
使秋千**起来的最好方法就是按照秋千的自然振**周期同步推进，也就是说，在秋千每次运动到最低位置时推一把孩子。
即便如此，想让孩子在秋千上**得足够高也需要费一番力气。
孩子**到最高位置时的加速度最大，而在最低位置处的速度最大。
原子内部的电子也是如此，光束的能量被原子吸收，并转变为电子的运动。
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