電場與磁場，奈米與波長，光的秘密是什麼？
太陽發出的光與燈泡發出的光以同樣的速度行進嗎？
光的複雜性質引發了幾個世紀以來關於其行為的爭論。
阿爾伯特·愛因斯坦在電燈泡發明50週年之際發表演講，1929年10月，在柏林。ullstein圖像dtl。（圖片來源:ullstein image via Getty Images）
這個問題的答案是肯定的:光（自然的或人造的）在真空中以大約30萬公里/秒的有限速度行進。光行進時就像一個波（就像我們扔石頭時在水中觀察到的波）或像一個粒子（像一個檯球）。光的這種複雜性質已經引發了幾個世紀的爭論。阿爾伯特·愛因斯坦在1905年確定光是由他稱之為光子的粒子組成的，而德布羅意在1925年提出了波粒二象性。
那麼，光是由什麼組成的？電場和磁場。要了解這些領域是什麼，請想象我們有兩塊磁鐵。你知道，根據它們的兩極之間的方向，如果我們把它們相反的兩極靠近，它們就會相互吸引，或者如果我們把相同的兩極靠近，它們就會相互排斥。這個現象發生在磁鐵周圍的特定區域，而不是距離更遠的地方。磁場描述了這種現象發生的空間區域。在電場的情況下，它是類似的。
為了讓您可以視覺化它，請想想您用羊毛夾克的袖子反覆擦拭的球體，如果我們將其靠近幾張紙，它會吸引它們。在這種現象發生的空間區域，其中不同性質的電荷被吸引，相同性質的電荷被排斥，這個空間就描述了電場。現在想象一下，我們有一個隨著時間的推移而變化的電場或磁場。事實證明，隨時間變化的電場會產生磁場，反之亦然。也就是說，存在產生磁場的電場和產生電場的磁場，而這導致波，電磁波，無限期地自我傳播並在空間中傳播。事實上，在太陽上產生的光可以在真空中行進數百萬公里到達地球而不改變其性質，只有當它遇到物質時，它才會變化:反射，折射，等等。
「有產生磁場的電場和產生電場的磁場，這會產生波。」
這種電磁波像任何波浪一樣，具有我們稱之為「波長」的特徵，即兩個連續峰之間的距離。根據這個距離，我們有不同類型的電磁輻射。我們眼睛看到的可見光對應於彩虹的顏色，從紫色（波長為400奈米）到紅色（約780奈米）。我們談論的是奈米，這是一個微小的距離。為了想象一奈米是什麼，我們來看以下的例子:想象一個很小的橄欖在足球場的中間，現在縮小這個足球場，直到它落在你的大拇指指甲。於是，橄欖的大小就只有幾奈米。
這些長度的波是人眼可以探測到的波。但除此之外，還有其他波長小得多，能量更大的電磁輻射，如X射線，其大小與構成物質的原子相同;或者更大，更「柔和」，就像無線電波一樣，像建築物的高度一樣長。
太陽和舊燈泡的區別在於，儘管它們都產生所有波長的電磁輻射，但太陽光的大部分能量對應於可見光，而燈泡只發出該範圍內的一小部分。另一個主要以熱的形式「浪費」（這就是為什麼這些燈泡正在被主要發出可見光的LED所取代）。這種差異是由於太陽和燈泡的溫度不同而導致的。
在太陽中，有大量的氣體承受著極高的壓力和溫度（內部15萬攝氏度，表面5500攝氏度），在那裡核聚變過程中產生了大量的能量。這種能量以電磁波的形式到達地球，在真空中以大約30萬公里/秒的速度移動。
所有太陽輻射，無論其波長如何，都以相同的速度傳播。在燈泡的情況下，我們有一個金屬長絲，它被加熱到非常高（3，000°C）併發光。然而，它的溫度比太陽低得多，這就是大多數能量對應於人眼看不到的輻射的原因（主要是紅外線，這就是為什麼我們不必在人造光下晒霜的原因）。也就是說，儘管看起來自然光和人造光是不同的，但它們都是「製造」的，受相同的物理定律支配，並且在空氣或真空中以每秒30萬公里的速度移動。
Sol Carretero Palacios是馬德里自治大學材料物理系物理學博士，研究員和教授。
通過電子郵件提出的Ismael Roberto Carranza Corzo問題
組織與撰寫:Victoria Toro
BY: Sol Carretero Palacios
FY: SandraaaNiu
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選文：天文志願文章組-
翻譯：天文志願文章組- SandraaaNiu
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終審：天文志願文章組-零度星系
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參考資料
原文來自：https://elpais.com/ciencia/2021-07-02/se-mueve-a-la-misma-velocidad-la-luz-que-viene-del-sol-que-la-que-sale-de-una-bombilla.html
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