基礎與經典危機

光子

光子是光的一個量子——電磁能量最小的、不可分割的單位。當你把一束光越調越暗,你得到的並不是一團越來越微弱的連續輝光;你最終會得到一陣稀疏的、一個接一個到來的單個光子,就像一滴滴單獨的雨點。每一個都攜帶由光的頻率所定的確定能量 E = hf,連同動量和一個叫作偏振的性質。

光子沒有靜止質量,並且永遠以光速行進——它絕不可能被減速或停下。正因如此,它是一個徹頭徹尾的相對論性客體,其能量與動量由 E = pc 相聯繫。儘管攜帶動量,它對物質的推力卻很輕柔;陽光照在太陽帆上那微弱的壓力,就是一股股光子在交出它們的動量。

光子是波粒二象性最清晰的例證。那同一束像波一樣會衍射、會干涉的光,也以離散粒子的形式到來、被吸收、被計數。光子不是一顆微小的撞球,也不是一個小小的經典波包;它是一個真正的量子實體,其波動一面支配它可能去往何處,其粒子一面支配它如何被探測,兩者同時進行。

E = hf, p = E/c = h/λ, rest mass = 0

無質量,永遠以 c 運動,攜帶由頻率所定的能量與由波長所定的動量。

把光子想像成一顆沿途飛行的微小定域小球,雖誘人卻是錯的。在被探測之前它沒有確定的路徑;它的波動本性只決定它落在何處的機率。

又稱
light quantumquantum of light光量子