光能是如何转化为热能的?

Lv.25变形虫

牛顿

这个问题等到学到高中物理选修3-5之后就很清楚啦。

从宏观上看，根据能量守恒定律，能量不会凭空产生或消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。光能被物质吸收后，转化为了物质的内能，一般认为，热能就是一种内能，因此也可以说转化为了热能。内能增加，直观的表现就是温度升高，所以被太阳晒到会感觉热。

从微观来看，光具有波粒二象性，既有波动特性，又有粒子特性，光能便是光子携带的能量；内能的微观表现便是构成系统所有分子无规则运动动能、分子间相互作用势能、分子内部以及原子核内部各种形式能量的总和。构成物质的微观粒子（这里我们只考虑原子，实际上在高中学习中会做细分）处于一系列分立的能级，当光子的能量恰好等于两能级之差时，原子便会吸收光子，从低能级跃迁至高能级，物质的内能增加。

将上述微观过程反过来，原子从高能级跃迁至低能级，同时产生光子，这便是热能转化为光能的过程，也就是热辐射。人体、桌子、板凳，所有物质每时每刻都在做热辐射，只不过大多数辐射能量较低，光子频率低于可见光范围，但可通过特定的仪器探测吸收这些辐射出的光子，这便是红外探测器的工作原理。