​什么是光子？

什么是光子？

光子，准确的名称应该叫“光量子”。这是爱因斯坦根据光电效应提出的一个概念，它准确含义是一个微小的能量单位。

说到光子，就不能不给大家讲一个可见光和光子之间关系的故事。

太阳光，月亮光，火光，闪电光，莹光，极光…，这些都是自然光。

电弧光，激光，电灯光，LED光……，这些都是人造光。

还可以按照发光原理分为物理发光，化学发光等。

我们把上面这些光通称为可见光，即人类眼睛能够感受到的电磁波。在物理学上中，光有时候被作为电磁波的同义词。比如光速C，就是指全部电磁波的传播速度。光电效应中的光，是指一定频率段的电磁波（包括部分可见光）。为了避免混淆，我们这里提到的光，都是指可见光。

由于麦克斯韦的电磁学方程，能够全面正确地解释可见光在传播方式和传播速度方面的特征，所以现代物理学界公认，可见光的本质是电磁波。

说到波，大家很自然会联想到水波，声波。其实，所谓的电磁波传播并非如水波或者声波那样的波浪式传播，而是电场和磁场的交替链接传播。这是麦克斯韦的电磁场理论基础。

所谓的光的波粒二象性，是指科学家通过“双缝试验”，发现可见光同时具有波和粒子的特征。这里的波特征，是借用水波或者声波的相互干涉现象。粒子特征自然是指其沿直线传播的特征了。

双缝试验

1887年，德国科学家赫兹发现了光电效应：即在一定条件下，一定频率的电磁波（包括可见光）照射可以引起某些材料的表面及内部产生电流或电场变化。后来经其他科学家研究陆续发现，相反的过程同样存在 。

光电效应的实际应用例子：太阳能电池，光敏电阻， 数码相机，发光二极管，激光发生器，电脑和手机显示器屏…等等。

爱因斯坦借用量子力学假说，结合光的波粒二象性，提出了“光量子”概念，成功地解释了光电效应。并因此获得了1921年的诺贝尔物理学奖。从此以后光量子概念就流行于现代物理学。为了有别于量子力学中“量子”概念，简称为“光子”。

上面讲述的就是光子和可见光的故事。

但现代物理学界对光子是否是真实存在的实体粒子，是存在争议的。原因有以下方面：首先， 是否所有的可见光都具有波粒二象性？这是一个需要相应试验结果的来证伪的问题。其次，光子概念能否适用于所有光源的发光机理？也是一个需要证明的问题。

第三，根据可见光具有波粒二象性，并不能必然推出全部电磁波都具有同样性质的结论。最后，根据电磁谐波假说也可以解释可见光的波粒二象性。

综上所述，科学探索无止境。关于光子问题的探索和讨论，将继续进行下去，直到电磁波的秘密被完全揭开为止。

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