本
文
摘
要
经典物理中,麦克斯韦把光被看成是一种电磁波,没有任何粒子的特性;而对于实物粒子(如电子、中子、质子等),则被纯粹地认为是一种粒子,用于构成更复杂的物质结构,进而构成宏观实体,没有任何波的特性。 后来,人们发现黑体辐射、光电效应等,无法完全利用光的波动性加以解释,于是物理学家开始把光看成是一些光子的 *** ,同时具有波动性,量子力学由此诞生。之后,那些实物粒子也被双缝干涉实验发现具有波动性,具有同光量子相同的性质。于是,物理学把这个光与实物的都具有普适特性称为「波粒二象性」,光与实物由此统一起来。 ―――――――――――― 下面回到题主的问题。 光的本质就是可见光频率的光子流,在真空中以光速cc传播,与其他微观粒子一样具有波粒二象性。从这个意义上讲,光是一种概率波。当光的粒子数密度极高,且探测仪器分辨本领远低于一个光子的能量时,则可以看做是经典电磁波,其传播遵循 Maxwell 方程组。 光子是一种基本粒子,是传递电磁相互作用的玻色子。(如图) 发光的种类有很多。比如说:原子、分子由高能级跃迁至低能级往往会向外发射光子;热辐射本质也是电磁辐射,一切不是绝对零度的物质都会向外热辐射;萤火虫通过化学反应发射光子。 根据量子场论,光子是电磁场量子化之后的直接结果。光的粒子性揭示了电磁场作为一种物质,是与分子、原子一样,是由更基本的结构组成的。而在经典的电动力学理论中,是没有「光子」的概念的。 关于 Maxwell 经典电磁场理论如何与光子学说统一起来,这里有一个知乎问题可供参考: