Question

关于光的物理问题

光到底是什么,物理中的光是什么,还有空间和时间是什么,为什么我总也想不明白,我感觉太模糊了.如果光是物质,那能达到那么高的速度,他的能量来自哪里,光源?可是为什么会有这种物质,电磁场也一样,为什么会产生呢?谁能解释一下.

Answer 1

虽然我们每天都在接触光、应用光，但要问道：光是什么？却很少有人能给出精确定义。在经典物理学上，粒子理论认为光是由一个个独立的光子构成的。到十七世纪晚期Christian Huygens提出了波动理论，认为光是一种特殊的波而不是粒子集合。1807年Thomas Young又用光的衍射行为进一步证实了这一理论。可就在人们决定接受新的波动理论的同时，却不知如何去解释用粒子理论很好理解的光的镜面反射行为。光到底是什么，是一种粒子，还是一种波？

1905年爱因斯坦提出了著名的光电效应，认为紫外线在照射物体表面时，会将能量传给表面电子，使之摆脱原子核的束缚，从表面释放出来，因此爱因斯坦将光解释成为一种能量的集合——光子。后人又将这一理论进一步深化，创建了量子物理，认为一切物质都具有波粒二相性，只是二者所占比例不同，所以光既是一种波，同时又是由一个个光子所构成。但光作为一种独特物质，它的波动性还是占主要方面。

为了更好地理解光的波动性，我们首先来看看大家熟悉的水波。虽然名为水波，它却不是由水构成的，而是由穿过水的能量形成，也就是说当你用手在水中滑动，使之形成水波由左向右传播，但这并不是左边的水向右运动的结果，而是你将自身的能量传递给水，它借助波的形式在水中传播，此过程中水分子只是上下振动并没有离开原来的位置。举一反三，所有的波都是运动的能量，传播时大多都需借助类似于水的不同的介质。光波也是如此，只是略微复杂一些，能量以电磁场的形式存在，可以不依靠介质在真空中传播。