光量子，簡稱光子，是傳遞電磁相互作用的基本粒子，是一種規范玻色子 。光子是電磁輻射的載體，而在量子場論中光子被認為是電磁相互作用的媒介子 。與大多數基本粒子(如電子和夸克)相比，光子沒有靜止質量(愛因斯坦的運動質量公式m=m0/sqr[1-(v/c)]中，光子的v = C，使得公式分母為0，但光子的運動質量m具有有限值，故光子的靜止質量必須為零 。
1、理論
光子的概念是愛因斯坦在1905年至1917年間提出的，當時被普遍接受的關于光是電磁波的經典電磁理論無法解釋光電效應等實驗現象 。相對于當時的其他半經典理論在麥克斯韋方程的框架下將物質吸收和發射光的能量量子化，愛因斯坦首先提出光本身就是量子化的，這種光量子(英語:light quantum，德語:das Lichtquant)被稱作光子 。這一概念的形成帶動了實驗和理論物理學在多個領域的巨大進展，例如激光、玻色-愛因斯坦凝聚、量子場論、量子力學的統計詮釋、量子光學和量子計算等 。根據粒子物理的標準模型，光子是所有電場和磁場的產生原因，而它們本身的存在，則是滿足物理定律在時空內每一點具有特定對稱性要求的結果 。光子的內秉屬性，例如質量、電荷、自旋等，則是由規范對稱性所決定的 。
1905年，年輕的科學家愛因斯坦發展了普朗克的量子說 。他認為，電磁輻射在本質上就是一份一份不連續的，無論是在原子發射和吸收它們的時候，還是在傳播過程中都是這樣 。愛因斯坦稱它們為"光量子"，簡稱"光子"，并用光量子說解釋了光電效應，這成為愛因斯坦獲得1921年諾貝爾物理學獎的主要理由 。其后，康普頓散射進一步證實了光的粒子性 。它表明，不僅在吸收和發射時，而且在彈性碰撞時光也具有粒子性，是既有能量又有動量的粒子 。如此，光就既具有波動性(電磁波)，也具有粒子性(光子)，即具有波粒二象性 。后來，德布羅意又將波粒二象性推廣到了所有的微觀粒子 。
【“光量子理論”是什么意思?】光子具有能量ε=hν和動量p=hν∕c,是自旋為1的玻色子 。它是電磁場的量子，是傳遞電磁相互作用的傳播子 。原子中的電子在發生能級躍遷時，會發射或吸收能量等于其能級差的光子 。正反粒子相遇時將發生湮滅，轉化成為幾個光子 。光子本身不帶電，它的反粒子就是它自己 。光子的靜止質量為零，在真空中永遠以光速c運動，而與觀察者的運動狀態無關 。由于光速不變的特殊重要性，成為建立狹義相對論的兩個基本原理之一 。
與其他量子一樣，光子具有波粒二象性:光子能夠表現出經典波的折射、干涉、衍射等性質(關于光子的波動性是經典電磁理論描述的電磁波的波動還是量子力學描述的幾率波的波動這一問題請參考下文波粒二象性和不確定性原理);而光子的粒子性則表現為和物質相互作用時不像經典的波那樣可以傳遞任意值的能量，光子只能傳遞量子化的能量，即: 這里是普朗克常數，是光波的頻率 。對可見光而言，單個光子攜帶的能量約為4×10焦耳，這樣大小的能量足以激發起眼睛上感光細胞的一個分子，從而引起視覺 。除能量以外，光子還具有動量和偏振態，不過由于有量子力學定律的制約，單個光子沒有確定的動量或偏振態，而只存在測量其位置、動量或偏振時得到對應本征值的幾率 。
光子的概念也應用到物理學外的其他領域當中，如光化學、雙光子激發顯微技術，以及分子間距的測量等 。在當代相關研究中，光子是研究量子計算機的基本元素，也在復雜的光通信技術，例如量子密碼學等領域有重要的研究價值 。

猜你喜歡

• 六·一兒童節的來歷是什么？
• 2012年2月購買的中國農業銀行 “安心得利”理財產品，有風險嗎？
• 如何看待“打工人”梗爆火的這件事？
• 3ce啞光唇釉新色bearberry什么顏色
• 大家幫忙介紹一下02年的同志片《同性之光》還有裏面超帥的男主角！
• 現代文“永遠的蝴蝶”閱讀答案
• 如何看待中國人的“面子”文化?
• 拾光里的我們有小說嗎？
• 巴爾喀什什湖的“喀”怎么讀？
• 美容院里的‘淋巴排毒’怎么回事?