夏季在太阳下的时候，感到太阳发出的紫外线很强，把皮肤晒的生疼。频率不同的光线产生的能量就不同，这是为什么呢？因为光线的频率越高，单位时间内传播的光子数量就越多。光线在单位时间内传播的光子数量与光线的频率在数量上相等。下面就来看看为什么波长越短能量越大？以及光的波长与能量的公式吧。

光实在是我们这个世界最奇妙的一种存在，它似乎主导着我们这个世界的每一个角落。

如果没有光，人类似乎就什么都谈不上。白天光天化日，阳光洒满大地，即便没有阳光的阴雨天，光明也是充满着人间。

但一到了晚上，如果没有月光、星光、灯光，就会漆黑一片。这些光明都到哪去了呢？怎么就消失得无影无踪了呢？

即便在一个房间，灯光照亮，满屋生辉，但一熄掉灯，就会陷入一片黑暗中。

这一切，都充满了神奇，这些时刻伴随着我们的光，怎么说走就走，连一丝丝也不留下呢？

没有人不知道可见光，但光除了可见光，还有不可见光，而且占据了整个光谱频段的绝大部分，可见光只是其中小小一段，这一点，恐怕就不是每个人都清楚了。

其实我们的视网膜看到的只是可见光，而这个世界还充满了不可见光，即便是漆黑的夜晚，它们也荡漾在每一个角落。

爱因斯坦创造的现代物理学两块基石~狭义相对论和广义相对论，就是从光说起的，光速、光的性质以及洛伦兹变换，是相对论的基础。

事实上，爱因斯坦另一篇巨作~《关于光的产生和转化的一个启发性观点》，这篇1905年发表在莱比锡《物理学刊》上的论文，是他最早成名之作，却在相对论光辉的掩映下，常常被世人忽略。

正是这篇论文，使爱因斯坦成为诺贝尔物理学奖的得主，而爱因斯坦终其一生，也就得过这一次诺贝尔奖。

而这篇论文虽然没有后来的相对论那么的博大和运用广泛，但却是一个起点，没有这个起点，就没有后来的爱因斯坦，而且这篇论文，还奠定了爱因斯坦量子力学奠基人之一的地位。

它在这篇论文中，首次提出了光量子的假设，完美的解释了困扰物理学家们20多年的光电效应，证明了光既是微粒又是波的波粒二象性，统一了牛顿与惠更斯一直对立的光学理论。

从此，人类对这个天天与自己打交道的玩意有了更为深刻的认识。

光量子是传播电磁辐射的媒介，某种意义上来说，电磁辐射就是光各个不同波段的表现。

而在这长长的光波频率里，只有一小段是可见光，就是我们一睁开眼就能够看到的光。

光量子肩负着传递电磁辐射的任务，是一种规范玻色子，其静止质量为零，不带电荷。

光波越长，则频率越低，能量也就越低；光波越短，则频率越高，能量也就越高。

光子携带的能量有大有小，计算方法为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积，表达式为E=hv。

式中E表示能量，h为普朗克常量，取值h=6.626×10^-34J·s。

这样，我们可以理解为光波就是光子的波动性，而频率就是光子的粒子能量性。

那么电磁波全频段波长和频率是怎样存在的呢？

电磁波由于是光子为媒介，因此在真空中传播速度为光速c，即c=3×10^8m/s。

电磁波在传播时，量值最大两点之间的距离就是波长λ；电磁每秒钟变动次数就是频率f。

电磁波波长与频率之间的关系式为c=λf。

由此可知波长与频率成反比，波长越长，频率越低；波长越短，频率越高。由此我们还可以得出，波长越长能量强度越低，波长越短能量强度越高。

这种关系可以表述为λ=c/f或f=c/λ。

根据这个关系式，我们得出电磁波各个频段的波长和频率（见上图）。

以上电磁波长与频率的关系图中，我们可以看出，可见光只是电磁波谱中380~760nm这样很小的一个频段，电磁波绝大多数频段，比可见光波长更长或更短，比可见光频率更低或更高的电磁波频段中，都有不可见光的存在。

在比可见光更长的波谱中，有红外光、微波和无限电波；在比可见光更短的波谱中，有紫外线、X射线、γ射线。而X射线、γ射线属于高能射线。

电磁辐射全波段，都是依靠光子传递的能量，因此它们都是光的某种存在形式。

那么我们天天看到的可见光既然不可以穿透墙壁，那么阳光照射大地、灯光照射照射墙壁，光源一熄灭光就马上消失不见了，它们到哪里去了呢？其他波段的“光”，也就是电磁波，也是一样吗？

不，不是一样的。这些电磁波虽然都是出生于“光”祖宗，但龙生九子，各不相同，每个频段的“光”都有不同的本领。

我们眼睛能看到的可见光，光源一离开光也就没有了，但其他波段的不可见光，却时刻的围绕在我们的身边。

长波段的无线电波，能量强度小，但可以绕过障碍物，被物体吸收得少，传播得更久远。这就是为什么在长距离甚至太空通讯中，主要采用无线电波的原因。

而可见光波长相对并不长，只有几百纳米，遇到障碍物，绕过率就很小；而一般物质的分子间隙在0.2纳米左右，可见光波长却有几百纳米，所以一般物资都无法通过，只有硬着头皮撞了，撞上了就被反射、折射、散射、衍射和吸收。

这样一折腾，很快就没了，光源一黑，自然就黑了。

也许有人会说，既然墙会反射，就说明光并没有全部被吸收，反射的光还会在房间，怎么一关灯就没了呢？

光如果能够百分之百的反射，当然就会一直保留在一个四面反射的房子里。可惜在我们世界，并不存在能够百分之百反射光的物质。

较光滑墙面对光的反射率在70%左右；屋顶保温隔热防晒的高反光材料的反射率可达到90%；一般镜子的反射率也就在90%左右；望远镜的高反平面镜镀膜反射率可达97%；电泳介质镀膜的反射率可达99.7%。

一般建筑不可能用反射率最高的电泳介质镀膜做墙面，除非特殊的科学实验场地。即便用这种高反光材料做墙面，也无法把光全部反射，这样光就会很快被消耗掉。

有人又会问，不管怎样，反射也会有一个时间差吧，总不会一关掉电源，房间同时陷入黑暗吧，这些光总有一个反射消耗过程吧。

是的，理论上是这样的。但这个过程你是没有办法看到的，因为太快了。

我们可以计算一下，一个房间墙壁之间空间即便有100米长，即便光就在两面墙之间不断反射，每次按照电泳高反光材料反射率达到99.7%来计算，也就是反射一次消耗掉0.3%。

我们不计算递减消耗，否则永远也消耗不完。后期微量的剩余光子不会被人类感知到了，因此如果按照简单平均计算，全部消耗完这束光要在墙之间来往333次。

虽然实际上空间还剩下约4/100000的光子在房间荡漾，但已经完全是人眼无法看到的了。

这样我们可以得出一个式子：

t=100×333/c

式中，t为消耗所费时间；100是墙之间的距离，333为消耗完这束光需要在两面墙之间来往的次数，c为光速，取值3×10^8。

得出的结果是约9000分之一秒。

也就是说，即便这间房子有100米宽的两堵墙之间，有一个光源在其中让墙壁反射，而且这两面墙壁比镜子还要高很多的反射率，不考虑光源被折射、散射、衍射，也只需要9000分之一秒就全部消耗完了。

而世界上绝大多数的房间都没有100米宽，而且房间还有上下左右都可以反射和吸收，这样光被吸收的时间就更快了。

人眼反应时间最短可捕捉0.2秒左右的光变，也就是说，如果在0.2秒以上的光变化，人眼才能够识别出来。而这个消失的光却是约万分之一秒，也就是0.0001秒就没了，比人眼的感受极限小了几千倍，人眼怎么能够感觉出来呢？

当然，现在人类有了许多高精度设备，如飞秒技术摄像机，用这种摄像机可以拍摄到光速移动的慢镜头，如果在房间拍摄广被吸收和消失的过程，是完全能够记录的。

因此我们可以得出，在一个密闭的房间，从打开光源的那一刻开始，光就会在房间内的墙壁等一切物体上反射、折射、散射、衍射、吸收，很快就会被消耗掉了。

白天的阳光也是这样，太阳出来洒满大地，太阳落山黑暗降临。当然在太阳没有出来时和落山后，天空还会有一段时间的光亮，那是因为人们虽然在地面上看不到太阳了，但高空还是有阳光照射的，通过大气的反射折射散射衍射，辉光就会在大地和天空出现。

那么这些消耗掉的可见光最终到那里去了呢？当然是被吸收消耗转化了。

这种吸收和转化是怎样进行的呢？

太阳光是由于核心核聚变释放的巨大能量，以电磁辐射的方式散布到太空，其中有22亿分之一来到分配给了地球，这些电磁波到了地球后，我们人眼看到的只是可见光，而不可见的低频和高频电磁辐射我们看不到，但存在着。

从微观来说，光源发出的光是因为光源中的电子获得了额外能量，就会从基态变为激发态，向更高能级轨道跃迁，如果因能量不足跃迁到更高轨道，电子就加速运动，并以波的形式释放能量；跃迁之后如果能够从激发态到稳定态，刚好填补了所在轨道的空缺，电子就停止跃迁了，否则就会回落到之前的轨道，又会以波的方式释放能量。

这就是我们看到的光的来源。

光量子从光源被释放出来后，就马不停蹄的以光速运动，当碰到物体后，就会与碰到的物质原子核外电子发生撞击，并将其能量转移到电子身上，这样这个光子就消失了。根据能量不灭守恒定律，这个电子获得了额外的能量，就会从基态变成激发态，跃迁到更高的能态，这就是光的吸收。

而激发态的电子如果无法在高层轨道稳定下来，不得不回落到基态，又会放出能量，这就是光的反射。

被吸收的光以能量方式储存或者释放出来，比如在太阳光照下，物体会发热，这就是光能的转化。

当然这个吸收率或者反射率的大小，就根据分子结构决定了。根据光的波长和频率不同，不同的材料会有不一样的吸收反射透过效果。

以阳光为例，阳光是有七色光组成的，红橙黄绿青蓝紫，组合在一起就成了白色的光，但在棱镜下就可以把这些颜色分离出来。

不同物质对这些不同波段的光吸收能力不一样，因此有的被吸收，有的被反射，这样我们就看到了五颜六色的世界。如果所有的物质都对光的吸收率是一样的，那我们看到的就是一个单调的世界。

不同波段和频率的电磁辐射对物体的穿透率是不一样的。如X射线、γ射线等高能射线，由于其波长极短，一般在0.01纳米以下，因此就可以穿越很多物体，对这种波段来说，许多物体都是透明的。

如医院用X射线对人体透视检查就是利用了这个原理。

光与物质的相互作用过程很复杂，涉及到光电效应、康普顿效应、电子对效应等等，不同能量的光子被吸收或者反射的机制差别很大，这里不一一描述。

就是这样，欢迎讨论，谢谢阅读。