為什麼電子在高能級停留時間短
① 一個電子為什麼只吸收一個光子
目前有關文獻對電子吸收光子的問題做出了一些分析，認為主要原因是同時吸收兩個光子的概率太低，一般無法觀察到。普通光源光強較弱，從發光機制來講自發輻射佔主導地位。在光電效應過程中，有人實驗發現，當入射光的頻率大於金屬材料的截止頻率時，入射10^4數量級的光子才能射出一個電子。對於該問題，有人作了較為詳細的計算，計算的結果是普通光源的產生光子的概率也是10^4數量級。而一個電子相繼和同時吸收兩個光子的概率，是10^8數量級的光子中才出現一次。即在普通光源（即弱光）條件下，電子也有可能吸收兩個光子，只是這種概率極小，相應的光電流遠遠小於測量儀器的靈敏度而不能夠通過儀器測量出來。在中學甚至大學物理中所敘述的光電效應規律都是物理學史實上的內容，是針對普通光源來講的，這也與歷史上發現光電效應時沒有更強的光源，特別是激光源有很大的關系。
激光的問世，相關實驗可觀測到雙光子、甚至四光子吸收現象，也會破壞極限頻率的概念，這時候光電效應中的內容發生了很大的變化，所以我們要強調普通光源是當時觀察光電效應的實驗條件。
② 原子的受激輻射在微觀機理上到底有什麼差異
受激輻是指處於高能級的粒子在外來光的影響下，躍遷到低能級，輻射一個和外來光特性完全相同的光子，所以受激輻射光是相乾的。
如果要說關系，後者是前者的前提之一，不知道為什麼要說他們的差異。這么說有點像問舅舅和親戚之間的差異是什麼，讓人覺得這問題別扭。激光需要不斷泵浦形成粒子數反轉，而光選擇性吸收不一定需要這些，而吸收光譜是由能級結構或者說電子態結構決定的。至於顯色，只是在可見光范圍內人眼的一種感覺罷了，在物理上是個很特殊的現象，考慮到人眼差異，光的選擇性吸收一定要和人眼以及人的視神經結合在一起才有討論的意義。所以顯色有相當一部分是生物學問題。
根據理論，所有溫度高於絕對零度的物體都會產生輻射，輻射的強度、輻射電磁波的頻率跟溫度差有關。
眼睛能感受到的電磁波就是可見光，一般物體因電子由高軌道向低軌道躍遷輻射的電磁波不在可見光的范圍內，因此我們看不到。但加入帶上紅外夜視儀等設備經過轉化後，我們也能看見夜間物體輻射的電磁波。
一般來講，要使原子通過能級躍遷發光需要提供比較高的能量（即所謂的「激發」），現在的日光燈管就是一個例子。
還有，板凳確實發出了「光」（我假定你沒有把它置於極低溫的環境），但是它處於紅外波段難以用肉眼察覺。同時發光的原理也不一樣。它是熱輻射而非躍遷輻射。
③ 有的電子為什麼會自發躍遷呢受激發躍遷的電子會在多久後放出能量回到基態呢
1.有的電子為什麼會自發躍遷呢？
答：就像能量高的衛星才能在更高的軌道上繞行星運動，動能若減小，就會運動軌道變低，甚至掉到地面；電子吸收能量就跑到高能級的外層，失去能量（發光）就會進入低能態的內層。
細說：原子吸收能量（吸收光子能量或受熱）後，原子核外的電子進入外層軌道運動，也就具有了更高的能量，此時說它是處在高能級激發態。激發態是不穩定的，在10-9秒的時間里，粒子會自發地從高能級激發態（E2）向低能級基態（E1）躍遷，同時輻射出能量為（E2-E1）的光子，光子頻率 ν=（E2-E1）/h。這種輻射過程稱為自發輻射。發出的光就是普通的光。
2. 受激發躍遷的電子會在多久後放出能量回到基態呢？
答：大約10-3秒
細說：某些高能態的激發態可以停留超級長的時間，大約10-3秒，電子才會躍遷到低能態。久走夜路必遇鬼，等的時間長了，就等來一個特殊電子，它的能量正好等於高低兩個能級的能量差，於是在這個特殊外來光子激發下，電子就從這個高能級躍遷到低能級，發出的能量是這兩個能級的能量差，加上那個外來光子，就是兩個一樣的光子射出去，這樣一變二，二變四...就會出現大量一樣的光子，這就是激光了。
④ 光電效應中一個電子可以吸收多個光子的能量么
按照現有的經典理論來說，光電子是不可以吸收多個光子的。實際情況，暫無理論解釋。
按照粒子說，光是由一份一份不連續的光子組成，當某一光子照射到對光靈敏的物質(如硒)上時，它的能量可以被該物質中的某個電子全部吸收。電子吸收光子的能量後，動能立刻增加；如果動能增大到足以克服原子核對它的引力，就能在十億分之一秒時間內飛逸出金屬表面，成為光電子，形成光電流。
在光電效應中，要釋放光電子顯然需要有足夠的能量。根據經典電磁理論，光是電磁波，電磁波的能量決定於它的強度，即只與電磁波的振幅有關，而與電磁波的頻率無關。而實驗規律中的第一、第二兩點顯然用經典理論無法解釋。第三條也不能解釋，因為根據經典理論，對很弱的光要想使電子獲得足夠的能量逸出，必須有一個能量積累的過程而不可能瞬時產生光電子。
(4)為什麼電子在高能級停留時間短擴展閱讀：
1、光電效應現象是赫茲在做證實麥克斯韋的電磁理論的火花放電實驗時偶然發現的，而這一現象卻成了突破麥克斯韋電磁理論的一個重要證據。
2、愛因斯坦在研究光電效應時給出的光量子解釋不僅推廣了普朗克的量子理論，證明波粒二象性不只是能量才具有，光輻射本身也是量子化的，同時為唯物辯證法的對立統一規律提供了自然科學證據，具有不可估量的哲學意義。這一理論還為波爾的原子理論和德布羅意物質波理論奠定了基礎。密立根的定量實驗研究不僅從實驗角度為光量子理論進行了證明，同時也為波爾原子理論提供了證據。
3、1921年，愛因斯坦因建立光量子理論並成功解釋了光電效應而獲得諾貝爾物理學獎。
4、1922年，玻爾原子理論也因密立根證實了光量子理論而獲得了實驗支持，從而獲得了諾貝爾物理學獎。
5、1923年，密立根「因測量基本電荷和研究光電效應」獲諾貝爾物理學獎。
⑤ 基本粒子以及粒子躍遷
@@@@@@@@@，經典物理學------------------------------------------------
由伽利略(1564—1642)和牛頓(1643—1727)等人於17世紀創立的經典物理學，經過18世紀在各個基礎部門的拓展，到19世紀得到了全面、系統和迅速的發展，達到了它輝煌的頂峰。到19世紀末，已建成了一個包括力（牛頓力學）、熱（熱力學，統計力學）、聲、光、電（電磁學）諸學科在內的、宏偉完整的理論體系。20世紀以前。
特點：1，低速運動 2,宏觀尺度
@@@@@@@@@，現代物理學 (20世紀初至當代)------------------------------
特點：1，高速運動 2，微觀尺度
固體物理學等等：固體中各種粒子運動形態和規律及它們相互關系的學科。屬物理學的重要分支，其涉及到力學、熱學、聲學、電學、磁學和光學等各方面的內容。
狹義相對論：光速永恆下推斷出來的公式。（不包含萬有引力，不存在加速度，速度不變或者靜止）
廣義相對論：電梯模式，我們沒法得知自己是靜止還是加速運動。廣義相對論的大概結論就是物質告訴時空怎麼彎曲，時空告訴物質怎麼運動。
量子力學：黑體輻射的危機所導致。研究微觀世界粒子的運動。
量子場論：狹義相對論和量子力學的聯姻。並且誕生了粒子物理標准模型。
廣義相對論和量子力學的矛盾：量子糾纏超光速問題。
@@@@@@@粒子物理標准模型--------------------------------------------------------
基本粒子
嚴格地說，基本粒子是不能再分解為任何組成部分的粒子。在這一定義下，只有誇克和輕子兩種基本粒子。
已發現的誇克有六種，它們是：頂誇克、上誇克、下誇克、奇異誇克、粲誇克和底誇克。
已發現的輕子共有六種，包括電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子。
另外還有一種粒子用來傳遞相互作用：
玻色子（英語：boson） 是依隨玻色-愛因斯坦統計，自旋為整數的粒子。
這是一類在粒子之間起媒介作用、傳遞相互作用的粒子。之所以它們稱為「規范玻色子」，是因為它們與基本粒子的理論楊-米爾斯規范場理論有很密切的關系。
自然界一共存在四種相互作用力，因此也可以把規范玻色子分成四類。
1，引力相互作用：引力子（graviton）
2，電磁相互作用：光子（photon）
3，弱相互作用（使原子衰變的相互作用）：W 及 Z 玻色子，共有3種。
4，強相互作用（誇克或者強子之間的相互作用）：膠子（gluon）或者介子
其中著重介紹一下強相互作用和電磁相互作用。
@@@@@強相互作用（作用於帶有色荷的誇克之間，通過膠子傳遞相互作用力）
誇克由於強相互作用具備了一個稱為誇克禁閉的奇特屬性，使得帶有色荷的誇克總是會組成一個色荷為0的粒子，從而形成束縛系統，使得單獨的誇克不存在。強子分2大類
1，重子：由三個誇克或三個反誇克組成。比如質子，中子。質子由兩個上誇克和一個下誇克組成束縛系統。中子由兩個下誇克和一個上誇克組成束縛系統。
2，介子：介子由一個誇克和一個反誇克組成。組成束縛系統。
強相互作用束縛系統霸氣側漏的殺氣克服了質子和質子之間的電磁排斥力，將質子和質子以及中子緊密的結合成原子核。這種作用力由介子傳遞作用力。也叫強核力。需要注意的是 這個和強作用力（束縛系統）是有區別的。
@@@@@電磁相互作用（作用於帶有電荷的粒子之間，由光子傳遞作用力）
電磁相互作用（electromagnetic interaction） 自然界的四種 基本相互作用 之一。它是帶電粒子與 電磁場 的相互作用以及帶電粒子之間通過電磁場傳遞的相互作用。當原子從外界獲得能量的時候，它的電子可能會產生躍遷，從而形成電流。在了解電流之前我們先看一下原子結構。然後再看躍遷以及電流的根本原因。
原子：原子由原子核和繞核運動的電子組成。
原子是電中性的，原子核由質子和中子組成，質子帶正電，中子不帶電，電子帶負電，原子核帶有的正電荷等於核外電子的總負電荷。
我們再看看能層 能級
能層：原子核外的電子圍繞著原子核運動，離原子核越近的能量越低，離原子核越遠的能量越高，這些電子由近到遠構成了一層一層圍繞原子核運動的結構組成了能層，能層由近到遠分為K,L,M,N,O,P。
能級：每一能層根據電子能量的由低到高進一步可以細分為不同能級。可以由s，p，d，f，g代表不同能級。也就是說每一能層的電子也處在相同能層的不同能級，能量大小也不相等。每一層所能容納最大電子數也是根據距離原子核從近到遠遞增的。
那麼不同能層的能級是如何劃分的呢？原理如下，離原子核越近的能層，所能容納的能級越少。
能層越高的電子就一定能量越高么?答案不是的，能量高低可以用上圖的斜角線來表示。但是總體來說能層越高的電子，所持有的能量越高。
原子的構造原理：遵循能量最低原理，能量是守恆的，「系統的能量越低、越穩定」，這是自然界的普遍規律。原子核外電子的排布也遵循 這一規律，多電子原子在基態時，核外電子總是盡可能地先佔據能量最低的軌道，然後按 原子軌道近似能級圖中的順序依次向能量較高的能級上分布，稱為能量最低原理。
基態:是指在正常狀態下，原子處於最低 能級 ，這時電子在離核最近的軌道上運動的這種 定態 。基態的概念是基於能層原理、能級概念、能量最低原理而來的。
激發態：當原子從外界獲得能量（如 灼熱 、 放電 、 輻射能 等），它的電子可以 躍遷 到離核較遠的電子層上，此時的電子所處的狀態稱為「 激發態 」。
注意:在電場的作用下，當原子處於激發態，原子內的電子並沒有從高能級躍遷到低能級，反而在電場的作用下，最外層的激發態的電子有足夠的能量逃離原子核，形成了自由電子的時候，稱之為電離，此時形成了一個帶正電的離子，離子的狀態是穩定的因此不是激發態，相同原理也可以形負離子。這正是電子在半導體內的流通的原理。
電子躍遷:電子躍遷本質上是組成物質的粒子（ 原子 、離子或分子）中電子的一種能量變化。根據 能量守恆原理 ，粒子的外層電子從低 能級 轉移到高能級的過程中會吸收能量；從高能級轉移到低能級則會釋放能量。能量為兩個能級能量之差的絕對值。在日常生活中，我們看到的許多可見光，如燈光、霓虹燈光、激光、焰火……都與原子核外電子發生躍遷釋放能量有關，一般能量指的是光子。
自發輻射 ：處於激發態的原子中，電子在激發態能級上只能停留一段很短的時間，就自發地躍遷到較低能級中去，同時輻射出一個光子，這種輻射叫做自發輻射。該過程也是我們日常生活中許多光源的輻射機理，像霓虹燈、熒光燈、LED等常見光源輻射本質上都屬於自發輻射。
受激輻射：當原子處於激發態E2時，如果恰好有能量 （這里E2>E1）的光子射來，在入射光子的影響下，原子會發出一個同樣的光子而躍迂到低能級E1上去，這種輻射叫做受激輻射。
區別：與自發輻射不同，輻射一定要在外來光作用下發生並發射一個與外來光子完全相同的光子。受激輻射光是相干光。受激輻射光加上原來的外來光，使光在傳播方向上光強得到放大。自發輻射是不受外界輻射場影響的自發過程，各個原子在自發躍遷過程中是彼此無關的，不同原子產生的自發輻射光在頻率、相位、偏振方向及傳播方向都有一定的任意性。
二、能帶是怎樣形成的
以上我們僅僅討論了在一個孤立原子中的電子狀態。在通常情況下，物質都是由大量原子組成的。在半導體中，大量的原子按一定的規律和周期排列成晶體。由於原子與原子靠得非常近，所以價電子不僅受原來所屬的原子核的影響還要受到相鄰原子的原子核的影響。這樣，價電子就不再屬於個別原子所「私有」，即僅圍繞某個原子核運動，而成了整個晶體所「共有」它能在整個晶體中運動。價電子的這種運動稱為共有化運動。這里就提出了一個問題：當價電子在整個晶體中運動時，它所具有的能量是否和圍繞一個原子核運動時所具有的能量一樣呢？或者說，它們的能級有沒有變化呢？實際上，它們的能級是有變化的。這些共有化」的價電子不像圍繞一個原子核運動時那樣只能有一個固定的能量，即有一個固定的能級，而是具有若干個分布在一定范圍內的能級。這些能級相互之間靠得非常近，基本上連成一片。我們把這些連成一片的能級叫做能帶。除了價電子會產生共有化運動外，內層電子也會產生共有化運動。
三、價帶、滿帶、禁帶和導帶
外層電子所對應的能帶比較寬越靠近原子核的內層電子所對應的能帶越窄。這是因為外層電子的共有化運動比較強，電子在晶體中共有化運動的速度比較快；內層電子的共有化運動比較弱，運動速度也較慢。因此，能帶的寬度主要由晶體的性質來決定，與晶體中原子的多少無關。在能帶與能帶之間的區域我們稱它為禁帶，那是因為在這個能量范圍內不允許電子存在。在晶體中，電子只能存在於能帶的能級上。
如果把一盆水倒在坑窪不平的地上，水總是先流向凹窪處同樣，電子在填充能帶時也是先佔據能量最小的能級，也就是最下面的能級。因此，在正常情況下，內層電子所對應的能帶都被電子填滿了，而最外層價電子所對應的能帶有的已被電子填滿，有的則還沒有被電子所填滿。還有的能帶根本沒有電子，而是空的。這些不同情況的能帶具有不同的特性。為了以示區別，我們分別給它們不同的名稱：價電子能級所對應的能帶稱為價帶；凡是被電子填滿的能帶稱為滿帶；沒有被電子填滿的能帶（包括沒有電子占據的空帶）稱為導帶。
半導體和絕緣體中的價帶都是填滿電子的滿帶。電子在滿帶中是不能導電的，只有在導帶中的電子才能導電。下面來講講為什麼電子在滿帶中不能導電，而在導帶中能導電的問題。我們知道，電流是電子在電場的作用下沿著某一方向移動的結果。我們可以想像能帶中有許多「位置」，每個「位置」只能容納一個電子，由於在滿帶中所有的「位置都被電子占滿了，電子不能在電場作用下從一個「位置」跑到另一個「位置」，就象在滿座的劇場里你不可能去占坐別人的座位一樣，所以滿帶中的電子是不自由的，即不能導電。但在導帶中有許多空的「位置」電子在電場的作用下就能改變能量，從一個位置」跑到另一個「位置」。大量電子的這種運動，從宏觀上來看，表現為電子作定向運動，因而就形成了電流。所以說只有導帶中的電子才能導電
⑥ 激光產生的條件
激光在英文中是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，
意思是受激輻射的光放大。可見，受激幅射是產生激光的首要條件，也是必要條
件，但還不是充分條件。
如果讓這些受激光子一個一個地發射出來，是不能形成強大的能量的。一般
的，電子被激發到高能級後，在高能級上停留的時間是短暫的。而有些物質的電
子處於第二能級E2的時間較長，僅次於基態能級E1. 這個能級就叫做亞穩能級。
要形成激光，工作物質必須具有亞穩態能級。這是產生激光的第二個條件。
外來的光子能激發出光子，產生受激輻射，但也可能被低能級所吸收。在激
光工作物質中，受激輻射和受激吸收這兩個過程都同時存在。在常溫下，吸收多
於發射。選擇適當的物質，使其在亞能級上的電子比低能級上的電子還多，即形
成粒子數反轉，使受激發射多於吸收。這是產生激光的第三個條件。
激光器中開始產生的光子是自發輻射產生的，其頻率和方向雜亂無章。要使
頻率單純，方向集中，就必須有一個振盪腔。這是產生激光的第四個條件。通信
所用的半導體激光器就是利用半導體前後兩個端面與空氣之間的折射率不同，形
成反射鏡而組成振盪腔的。
這些晶體和諧振腔都會使光子產生損耗。只有使光子在腔中振盪一次產生的
光子數比損耗掉的光子多得多時，才能有放大作用，這是產生激光的第五個條件。
⑦ 激光不屬於自然存在的光，它是如何產生的用途是什麼
近幾年激光技術被廣泛的運用，也許很多人並沒有接觸過激光，下面我們一起來看看激光的原理技術和用途有哪些。
激光的原理技術和用途有哪些
原子具有內能，內能的大小不能連續變化，是一步一步分開的。這種分開的能量叫能級。電子所處狀態決定能級的高低。通常情況下，電子總是所處在內層軌道上，這種狀態叫基態或穩態。在整個原子系統中總是絕大多數電子組處於基態。在沒有外力作用下，內層的電子不會跑到外層上去。也就是說，低能級上的電子不會自動地跑到高能級上去。
6、照相排版。照相排版是通過排字機上的透鏡，來改變字樣的大小和形狀的。用照相排版時，只需將光源通過透鏡把需要的文字和符號，在感光相紙上成像，再經過顯影和定影就形成了照相底片。然後，只要像印照片那樣印刷就行。相比普通光源，激光排版省時省力。由於激光亮度高，顏色淺，可以大大改善圖像的清晰度，印出來的書質量自然就高。
7、激光主要是用來治療視網膜剝離。醫生可以用激光器對准病人眼底，使激光器發射出一束激光，通過加熱使視網膜重新與眼球內壁合在一起，激光束就像焊槍一樣，將病人的視網膜焊接好了。
8、用醫用激光器來治療白內障。只要將激光束對准眼球內晶狀體的前表面或後表面發射，就可以迅速切除掉晶狀體表面的混沌膜。
9、在牙科中，激光可以代替牙鑽。治療時，只須將光纖發射端接近齲齒灶，發出激光束，齲處組織會分解，然後用清水沖洗掉。
10、在美容方面，激光美容也被廣泛地用，例如：激光脫毛、激光去痣、激光嫩膚等。
11、激光纖維內窺鏡。用光導纖維做成的內窺鏡又軟、又細、又能彎曲，當它插入病人胃裡時，不會有痛苦。除了胃，光纖內窺鏡還能進入其他重要的臟器內。激光纖維內窺鏡一方面可用來檢查病人的臟器是否有病變，更主要的是可以將激光能量輸入體內臟器中，對病變組織進行照射，也即加以切除，起到手術刀的作用。而且，用激光刀切割，傷口能自動止血，不需要結扎出血點，大大縮短了手術時間，傷口也不會發炎。如果用激光刀切除惡性腫瘤，還可以防止癌細胞擴散。
12、激光測雲儀。利用激光在大氣層中的衰減來判斷雲層。具體的是當激光在大氣層中傳越時，由於發射的能量與接收的能量之間有能量差，利用能量的衰減度與雲層的水分子的含量多少來判斷雲層結構和距離的儀器。
13、舞台效果。現在很多的舞台都會用到激光光束，絢爛的燈光，讓人的感官興奮起來。