基础与经典危机

光子

光子是光的一个量子——电磁能量最小的、不可分割的单位。当你把一束光越调越暗,你得到的并不是一团越来越微弱的连续辉光;你最终会得到一阵稀疏的、一个接一个到来的单个光子,就像一滴滴单独的雨点。每一个都携带由光的频率所定的确定能量 E = hf,连同动量和一个叫作偏振的性质。

光子没有静止质量,并且永远以光速行进——它绝不可能被减速或停下。正因如此,它是一个彻头彻尾的相对论性客体,其能量与动量由 E = pc 相联系。尽管携带动量,它对物质的推力却很轻柔;阳光照在太阳帆上那微弱的压力,就是一股股光子在交出它们的动量。

光子是波粒二象性最清晰的例证。那同一束像波一样会衍射、会干涉的光,也以离散粒子的形式到来、被吸收、被计数。光子不是一颗微小的台球,也不是一个小小的经典波包;它是一个真正的量子实体,其波动一面支配它可能去往何处,其粒子一面支配它如何被探测,两者同时进行。

E = hf, p = E/c = h/λ, rest mass = 0

无质量,永远以 c 运动,携带由频率所定的能量与由波长所定的动量。

把光子想象成一颗沿途飞行的微小定域小球,虽诱人却是错的。在被探测之前它没有确定的路径;它的波动本性只决定它落在何处的概率。

又称
light quantumquantum of light光量子