石頭變珠寶

 
2009/11/30 周祥順 | 海洋大學光電科學研究所     15,905
 
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老師有一盒魔法石,魔法石究竟有何神奇之處呢?我們用紫外燈照照看。哇!白色的石頭居然變成了彩色的珠寶。這是什麼魔法?可以將石頭變珠寶。

要了解石頭為什麼成變珠寶,我們必須從原子能階談起。原子有許多能階,這些能階是不連續的。用量子物理的話來說,原子能階是量子化的。依據愛因斯坦的光量子理論,光的能量也是不連續的。光的能量是儲存在一顆一顆的光子內。光子的能量與光的頻率成正比。如果光子的能量等於原子兩個能階的能量差,原子就可以吸收光子提昇到較高的能階(激發態)。原子在高能階無法久留,過了一段時間後就會回到低能階。原子從高能階回到低能階會放光,這就是螢光。紫外光的頻率非常高,因此紫外光的光子具有很高的能量。原子吸收紫外光的光子可提昇到很高的激發態。原子從高激發態回到低能階時會放出各種不同頻率的光。其中有一部份光是可見光,因此白色的珠子就變成了彩色的珠子。

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海洋大學光電科學研究所 周祥順 教授
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