光究竟是如何转化为热的呢?例如,当阳光温暖砖墙时? 我知道墙壁原子中的电子吸收了光线,但是吸收的阳光是如何转化为热能的呢?

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事实证明,正如科学领域经常发生的那样,对于同一个基本现象,往往不止一种解释方法。

内布拉斯加州奥马哈市克雷顿大学物理系的汤姆·泽普指出:“阳光之所以能加热诸如水或砖块之类的材料,主要是因为太阳辐射中的长波长或红外线部分与材料中的分子产生良好共振,从而使它们运动起来。因此,导致物质温度升高的能量转移发生在分子层面,而非电子层面。”

马萨诸塞大学阿默斯特分校的理论化学家斯科特·M·奥尔巴赫提供了更详细的解答


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来自太阳的光线激发了构成砖墙的原子中的电子。您可能会问,这种电子能量是如何转化为热量的呢? 关键在于“无辐射跃迁”。 它是这样运作的:砖块的原子始终在振动。 其中一些原子的振动非常剧烈,以至于它们的振动能量大致等于从太阳吸收的电子能量(光子)——本质上,它们与太阳能产生了共振。 随后,这些原子会发生量子跃迁,从“电子激发态”转变为“振动激发态”,这意味着能量导致整个原子运动。 我们将这种运动感知为“热”。 发生振动激发的原子很快就会与相邻原子碰撞,从而将它们的振动能量耗散到整个砖块中,使整个砖块都变得灼热。

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