什么是光？

什么是光？

光是人类可见的电磁光谱的一部分。尽管存在多种类型的波，从无线电波到伽玛射线，但我们的太阳通常会产生电磁波频谱中的可见光频率。由于人类在太阳附近的行星上进化并产生了这些频率，因此人类有可能通过我们眼中的视网膜检测到该频率。像电磁波谱中的所有波一样，光是一个横波，并通过其波长来区分。例如，红色具有比蓝色更长的波长。

波还是粒子？

尽管光具有已知的波特性，但它也具有类似粒子的特性，这使科学家感到困惑。1887年，海因里希·赫兹（Heinrich Hertz）率先观察了光电效应，该效应除引起亚原子世界的观察外，还引发了量子革命。赫兹目睹了当金属照在金属上时从金属中弹出的电子。有趣的发现导致了量子物理学的出现，并且与经典物理学有所不同，那就是电子的发射能力基于光的波长。发光的时间长度和强度都不能决定是否发射电子。

例如，照在金属表面的红光可能不会发射电子。波长较短的绿光可能会发射电子。而波长更短的蓝光可能会发射出比绿光更大的动能（速度）的电子。红光可以发光几个小时，比蓝光亮得多，结果是一样的。

1905年，爱因斯坦（Albert Einstein）意识到实验中的时间和强度无关紧要，因为光被“量化”为小包。在爱因斯坦发表论文之前，人们认为光是连续波。爱因斯坦以不同的方式证明了这一点。它看起来更像一个粒子。现在称为光子。

说明

在能量波理论中，光是波。它没有质量，因为质量定义为驻波中存储的能量。它不是波理论定义中的粒子，因为粒子是由形成驻波的波心形成来定义的。相反，它是由振动粒子产生的横向波。振动是有限的，导致为波定义了体积，否则称为光子。下图说明了产生波的电子的振动运动。

创建

电子振动–产生横向波

该对横向能量和波长方程包含该经历振幅的变化的颗粒，这导致运动的初始和最终位置。但是，它不会像一个人从汽车里走进他的家一样，从A点移动到B点。取而代之的是一个更好的类比，弹簧是在末端附有大理石。拉伸弹簧并释放弹簧，随着弹簧达到平衡，大理石将来回移动。这是电子在静止之前的运动（振动）。在某些波长下，会产生可见光。其他振动速度导致从无线电波到伽马射线的其他波长。

吸收性

当以正确的频率谐振时，光子可以被粒子（如电子）吸收。下面的解释说明了光电效应，以及电子的自旋如何将横波能量转换为纵波能量，从而增加了原子核之间的振幅，迫使电子离开。有关更多详细信息，以及对用于创建和吸收的所有光子-电子相互作用的解释，请参阅“ 光子相互作用 ”部分。

光电效应过程

光确实是波。爱因斯坦也是正确的，它是一个包或光子。由于粒子振动，它是短时的横波能量包。