经常听到“光电相互转换”、“光子能产生电子”的说法，这些不准确的提法容易对公众造成误导，因此决定写一篇文章进行澄清，希望对大家认识光子与电子有所帮助。

光子与电子都是极小的“东西”，我们能看见光，但看不见电子，这并不代表电子比光子更小，事实上电子是这个世界上目前已知第二小的粒子，比电子更小的是中微子。那么光子呢？物理学中的光子它实际上只是能量的载体。

光子与电子的关系

是不是有点晕？本文就跟你讲明白，光子与电子究竟是什么。

电子是一种基本物质粒子，它在原子核的外围高速运行。到目前为止，科学家们都无法将电子打散，它被认为是不能分割的粒子。我们通常会将原子核想象成太阳，将围绕着原子核运动的电子想象成围绕太阳旋转的行星，比如水星、地球或木星，但事实上并不如此。

太阳系的行星围绕太阳作椭圆运动，电子可没这么老实

氢原子是世界上最小也是最简单的原子，它的原子核就是一个质子，质子带一个正电荷，围绕着这个质子运行的只有一个带负电荷的电子，电子由于静电引力的作用围绕着质子运动。即便如此，电子的运动轨迹也不是一个圆或椭圆。由于电子绕核运动的速度接近光速，当我们观察这个电子时，它的运动轨迹更像是地球周围的“大气层”，电子会随机出现在原子核周围“大气层”的任何一个点上，这些点形成一个“壳层”，我们称之为电子云。

氢原子的电子云

对于拥有更多电子的复杂原子来说，它的每一个电子都会出现在自己的概率区，这是由每个电子各自的能级所决定的，物理上将这些概率区称为电子轨道。按照泡利不相容原理，每个电子轨道最多只能被两个电子占据，并且这两个电子的自旋方向必须相反。

为什么电子并不会像行星那样老老实实地呆在自己的椭圆轨道里，而是围绕着原子核“乱窜”？这是因为电子在运动过程中不断地向外辐射能量，同时它也会从外部吸收能量。我们知道电子是有质量的粒子，尽管电子是轻子，它的质量极小，只有约0.511MeV/C²（约9.109×10⁻³¹千克），但当它以极高的速度围绕原子核运动时，由于电场偏转也会对外释放出能量，这个能量以光子的形式向外发射。当电子的能量减少，它的轨道就会降低，角动量也将发生细微变化。反过来，当电子与外来光子发生碰撞时，光子会将自己的能量传递给电子，这将推高电子的轨道，因此电子会在自己基态轨道上不停地变化运行轨迹。如果电子获得的能量足够大，它会发生能级跃迁、跳到更高轨道，甚至脱离原子核的束缚变成一颗自由电子。