光由数十亿轻细的光束组成

设想一下，一缕金黄色的阳光透过窗户照进来。量子物理学觉得，光由数十亿轻细的光束组成，称为光子，在空气中流动。但究竟什么是光子呢？

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光子的界说

光子是电磁辐射的最小翻脸量。它是所有这个词光的基本单元。

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光子永迢遥于勾通景况，况兼在真空中，光子以恒定速率向所有这个词不雅察者行进，每秒299792458 m / s。这不竭被称为光速，由字母c默示 。

根据爱因斯坦的光量子表面，光子的能量等于其回荡频率乘以普朗克常数。爱因斯坦阐扬光是光子流，这些光子的能量是它们回荡频率的高度，光的强度对应于光子的数目。基本上，他解释了光子流既不错算作波也不错算作粒子存在，这便是“波粒二象性”。

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光子的属性

光子的基本属性是：

它们具有零质料和静止能量。它们仅算作移动粒子存在。尽管穷乏静止质料，它们仍然是基本粒子。它们莫得耗尽电能。它们很领略。它们是旋转粒子，光子的自旋为1,使它们成为玻色子。它们带有能量和动量，这取决于频率。它们不错与其它粒子（如电子）相互作用，举例康普顿效应。它们不错被许多当然经过碎裂或产生，举例当辐射被收受或辐射时。在空旷的场合，它们以光速行进。

东说念主类对光的领略历史

光的试验，无论你把它看作是粒子如故波，都是最大的科学争论之一。几个世纪以来，玄学家和科学家一直在争论，着实莫得酿成最终定论。

公元前六世纪的印度教一支叫作念胜论派的玄学分支对光有着惊东说念主的物理直观。像古希腊东说念主一样，他们畴前觉得寰宇是基于土，空气，火和水的“原子”。光自己被觉得是由尽头快速移动的原子tejas组成的。 这与咱们现代的光学表面偏激组成光子尽头相似。

公元前300年傍边，古希腊物理学家欧几里德在他假设明后直线行进时取得了精深的冲突。欧几里德也描画了折射的法例。

文艺回复迎来一个对光的试验进行科学计议的新期间。值得防护的是勒内·笛卡尔在一篇名为1637年著作中觉得光是由脉冲组成的，当在前言中战争“球”时须臾传播。克里斯蒂安·惠更斯揭示了怎样制作反射，折射和屏蔽的光波，并解释了双折射。

到这时，科学家照旧分红了两个树大根深的阵营。一方觉得光是波，而另一方觉得光是粒子或小的物体。被平庸觉得是有史以来最伟大科学家的艾萨克·牛顿并不可爱所有这个词的浪潮表面，因为这意味着光省略偏离暗影太远。

在18世纪的大部分时期里，微粒表面主导了围绕光的试验的争论。但是，1801年5月，托马斯·扬开启了着名的双缝实验，在那边他阐扬了光波的干涉。

双缝实验

在实验的第一个版块中，扬试验上莫得使用两个狭缝，而是使用一张纸盖住一扇窗户，内部有一个小洞，用来漏出一都薄薄的明后。跟着纸张在他手中移动，杨目击了光束怎样分裂成两半。从纸张的一侧穿过的光干涉来自另一侧的光以产生条纹，这不错在相对的墙壁上不雅察到。其后，扬哄骗这些数据经营出各式神气光的波长，况兼尽头接近现代值。

该演示提供了有劲的笔据，阐扬光是波，而不是粒子。

与此同期，法国物理学家奥古斯丁·菲涅耳在1821年标明，如若光是莫得纵向振动的横波，就不错解释极化。此前，菲涅耳还建议了精准的衍射波表面。

那时，牛顿的伴随者着实莫得有劲的笔据来连续狡辩。似乎光是一种波。问题在于别传中的“以太”（这是撑合手电磁场并产生菲涅耳传播法例所需的巧妙前言），尽管每个东说念主都远程在寻找它，但却失败了。

1861年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在20个方程中浓缩了对于电和磁的实验和表面学问，取得了精深的冲突。麦克斯韦瞻望了一种“电磁波”，即使在真空中，也不错在莫得传统电流的情况下自我守护。这意味着光传播不需要以太！

麦克斯韦在1865年写说念：“遵守的一致性似乎标明光和磁是疏浚物资的影响，光是根据电磁定律在场内传播的电磁干涉。”

从那天起，光的想法初度与电和磁的想法集中起来。

1900年12月14日，马克斯·普朗克阐扬了热辐射是在翻脸的能量包中辐射和收受的量子。其后，阿尔伯特·爱因斯坦在1905年标明，这也适用于光。爱因斯坦使用了光量子（Lichtquant）这个术语。

20世纪初，物理学的新改变将再次依赖于光的试验。这一次，它不是对于明后是粒子如故浪潮，是否是两者兼容并蓄。

现代光与光子表面

爱因斯坦觉得光是粒子（光子），光子流是波。这位德国物理学家信服，在发现光电效应之后，光具有粒子性质，其中电子从泄露在明后下的金属名义飞出。如若光是波，那就不成能发生。另一个令东说念主混沌的问题是当施加强光时光电子怎样繁衍。爱因斯坦通过说“光自己便是一个粒子”解释了光电效应，他其后得回了诺贝尔物理学奖。

爱因斯坦光量子表面的重心是光的能量与其回荡频率关联。他觉得光子的能量等于“普朗克常数回荡频率”，这个光子能量是回荡频率的高度，而光强度对应于光子数目。光的各式特质是一种电磁波，是由于肉眼看不到的称为光子的极小粒子的活动。

爱因斯坦揣度，当物资内的电子与光子发生碰撞时，前者会收受后者的能量并飞出，况兼辐射的光子的回荡频率越高，飞出的电子能量就越大。太阳能电板板便是这么。简而言之，他说光是光子流，这些光子的能量是它们回荡频率的高度，光的强度与光子的数目关联。

爱因斯坦省略通过他对光电效应的实验得出普朗克常数来阐扬他的表面。他的经营遵守骄慢普朗克的常数值为h=6.62607015×10^（-34） J·s，这恰是马克斯普朗克通过他对电磁波的商讨在1900年得出的数值。毫无疑问，这指出了算作波的光的性质和回荡频率之间的密切关系以及算作粒子的光的性质和动量。其后，在20世纪20年代，奥地利物理学家欧文·薛定谔用他的量子波函数方程详备禀报了这些不雅点，以描画波的神气。

首张光是粒子又是波的相片

无礼因斯坦展示光的双重性质以来已有一百多年的历史，瑞士洛桑联邦理工学院的物理学家捕捉到了这种双重活动的首张快照。由Fabrizio Carbone带领的团队在2015年进行了一项巧妙的实验，其中使用激光射击纳米线，导致电子振动。光在这两条可能的方进取沿着这条细线传播，就像高速公路上的汽车一样。当沿相悖标的行进的浪潮相互相遇时，它们会酿成一个看起来像是站在原位的新浪潮。在这里，该驻波成为实验的光源，在纳米线周围辐射。辐射了一束新的电子来对驻波光进行成像，它不错算作光波特质的指纹。遵守如上图所示。

光子看起来像什么

你有莫得想过光子是什么体式？几十年来，科学家们一直在想考这个问题。

第一张单一光粒子的全息图

2016年，波兰物理学家创造了第一张单一光粒子的全息图。华沙大学的团队通过在由方解石晶体制成的分束器同期辐射两束光束来制作全息图。分束器雷同于交通灯交叉点，因此每个光子不错平直通过或转弯。当光子自己时，每条旅途都是相似可能的，但当触及更多光子时，它们会相互作用况兼几率会发生变化。如若你知说念其中一个光子的波函数，就不错从探伤器上出现的闪光位置中找出第二个光子的体式。得到的图像看起来有点像马耳他十字架，就像从薛定谔方程瞻望的波函数一样。

对于光子的5个事实

光不仅由光子组成，而且所有这个词电磁能（即微波，无线电波，X射线）都由光子组成。领先的光子想法是由爱因斯坦建议来的。但是，科学家吉尔伯特·牛顿·路易斯起初用“光子”这个词来形容它。宣称光推崇为波和粒子的表面称为波粒二象性表面。光子永久是电中性的。他们莫得耗尽电能。光子不会自行衰变。

光子想法的价值

光子的想法带动了表面和实验物理学在多个界限的巨猛进展，举例激光、玻色-爱因斯坦凝合、量子场论、量子力学的统计讲解、量子光学和量子经营等等。

在物理学外的其他界限里，光子想法也具有好多遑急应用，比如光化学、高区分显微术，以及分子间距测量等。

在现代关连商讨中，光子是商讨量子经营机的基本元素，也在复杂的光通讯技艺，举例量子密码学等界限有遑急的商讨价值。