峰哥博客
光子的速度毫无疑问是光速，但大家也都知道晒个太阳绝对不会晒出人命来，不是拥有光速的物质具有的无限的能量么？为什么光速的光子打在人身上却屁事都没有？
光子的质量有是大？它的能量又有多高？
都说光速运动的物体具有无穷的质量和能量，但光子却是一种特殊物质，因为它的静止质量为零，质量为零，根据动能定律来计算，它的能量就是零了吗？其实完全不能这样来考虑，因为光子是具有能量的，爱因斯坦的质能等价公式告诉我们，凡是具有能量的物质都具有相应的质量，那么就可以根据E=mc2计算出它的相对论质量！当然我们首先要解决一个问题：
- 光子的能量是怎么算出来的？
曾经科学界都认为辐射是连续的，因此在十九世纪末科学界在研究黑体辐射时候费劲了心思，其中在辐射的短波段到长波段分属两个不同的公式！
维恩公式是东普鲁士物理学家维恩在1896年总结出来的，它在短波段完美匹配了黑体辐射的曲线，观测与计算基本一致，但在长波段误差却越来越大！
瑞利-金斯公式是瑞利(1900年)和金斯，J.H.(1905年)根据经典统计理论得到黑体辐射能量密度计算公式，与维恩公式相反，瑞利-金斯公式在长波（低频）段计算非常精确！
但两者都不能互相应用到对方的领域，普朗克在着手研究黑体辐射时也发现了这个问题，特别是瑞利-金斯公式在高频段计算会出现无穷大能量的问题，这就是著名的“紫外灾变”由来，因此毫无疑问，他也陷入了死胡同，但当他将能量拆分会一份份的时候，一切问题迎刃而解。
而这个一份份的能量的概念完美地解决了黑体辐射中的维恩公式无法触及的低频段，也解决了瑞利-金斯公式的高频“紫外灾变”事件，表示我们的时间就是一份份的能量组成的！
上图中E表示的是能量，h是普朗克常数，v则是光子的频率，因此这里只有一个变量，就是光子的频率，它的值决定了能量的大小。当然最终也将决定光子动质量的大小。
多高频率的光子会伤害到人？
其实被阳光晒伤这事很多，并不需要多高频率的光子才能伤害到人，这是因为单位面积内承受超过皮肤承受密度的光子流，简单的说，尽管频率不高，但量实在太大，比如赤道地区的骄阳在1平方米上能产生1.4千瓦的功率，人体横躺的投影面积大约是0.5平方米，那么所受的阳光暴晒功率大约是700瓦，很容易被晒伤。
但其实很多时候我们是无感晒伤的，并不是因为我们没有知觉，而是紫外辐射过高，根据上图电磁波段，我们计算出在紫外波段的光子能量很大，将会让组成人体的各种分子键断裂，因为它的能量超过了分子键能！
蛋白质分子中主要的化学键-肽键：分子氨基酸的α－羧基和一分子氨基酸的α－氨基脱水缩合形成的酰胺键，即-CO-NH-会被高能的紫外线解离，因此我们晒伤的有两种，而这种就是第二种，紫外波段的高频段能量很高，各种材料的在太阳光下发脆，碎裂就是材料的分子键被紫外光解离了。
更高能的光线呢？会穿透人体吗？
答案似乎是肯定的，辅助医学判断的X光就是更能高能的光，一般X射线的波长在0.001～10纳米之间，医学上辅助检查造影的X射线波长在0.001～0.1 纳米之间，这个波段的光子能量是可见光光子能量的几万至几十万倍！
还有更高能的γ射线光子，它的波长短于0.01埃，能量极高，对人体危害极大，X光还可以应用在人体上造影，只要适当控制辐射剂量，对人体还是安全的，但γ射线还是算了，除了工业应用以外，其他的手段就是拿来杀死癌细胞了！
γ射线的屏蔽需要厚厚的水泥墙或者铅板才能挡住，各位可是要注意了哦！所以我们所说的光子光速撞击在人身上，人确实没啥事情，只会感到暖和，因为光子的能量被皮肤吸收了，微观粒子活动加剧，我们感到暖和了。
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作者:
F_Robot，
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原文地址《
光线以光速击中人体，为何不会造成伤害？其实答案不简单》发布于2020-1-15
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