光既是粒子又是波，光同時具有粒子和電磁波的特性，但兩者都不具備。它是由以類似波的形式傳播的光子組成的。關(guān)于光的本質(zhì)，即它是粒子還是電磁波，在物理學界的巨人之間已經(jīng)激烈爭論了好幾代了。幾個世紀以來，這種神秘而又難以捉摸的現(xiàn)象讓科學家們困惑不解，因為每一次為定義其性質(zhì)而進行的實驗，似乎都在改變其行為方式。
簡單地說，光是自然界中奇怪的例外之一，它被認為既是波又是粒子。這種可變性也是量子力學理論的基本原則之一，讓我們看看這些年來人們得出這個重要結(jié)論時，發(fā)生了什么。光可能是一種粒子的觀點最初是由伊薩克·牛頓爵士提出的，但直到19世紀阿爾伯特·愛因斯坦重新提出這一觀點時，這一觀點才開始流行起來。他認為，光的反射和折射等性質(zhì)，只有在光是由粒子構(gòu)成的情況下才能得到解釋。波不能以直線傳播，也不能表現(xiàn)出牛頓和愛因斯坦所概括的那些性質(zhì)。然而，如果這是真的，那么為什么光作為粒子被排斥呢?部分答案是它沒有滿足或具有定義粒子的所有屬性。粒子是一種微小的碎片或具有一定性質(zhì)的物質(zhì)，如質(zhì)量和體積。光的最小單位被認為是光子，它沒有質(zhì)量。此外，其他研究人員在牛頓和愛因斯坦之間的實驗結(jié)果表明，光具有類似波的性質(zhì)，這使他們得出結(jié)論，光是能量，而不是物質(zhì)。
包括菲涅耳、楊和麥克斯韋在內(nèi)的許多科學家都被認為研究了光的波狀特性。波是能量從一點傳遞到另一點，而不需要在兩點之間傳遞物質(zhì)。楊進行了單縫實驗，這有助于建立光的波狀性質(zhì)，如干涉和衍射。他讓一束光穿過狹縫，觀察它在狹縫后的屏幕上形成的圖像。如果牛頓提出的光的微粒理論是正確的，那么屏幕上的圖案應(yīng)該是狹縫形狀和大小的光。然而，屏幕上的光圖案更加擴散、衍射，這表明光具有干涉特性，就像能量波所表現(xiàn)的那樣。干涉是一種兩波對彼此的強度有加或減作用的現(xiàn)象，這種加或減作用使合成波的振幅或大或小。
愛因斯坦觀察到，當光暴露在金屬表面時，電子會飛出金屬表面，這在光只是波的情況下是很不尋常的。光電效應(yīng)的奇怪之處在于，飛出金屬的電子的能量是不變的，不管光是弱是強。愛因斯坦隨后提出，光實際上是由像波一樣運動或傳播的微小能量包組成的。他設(shè)想的粒子是光子，他推測當物質(zhì)中的電子與光子碰撞時，光子帶走光子的能量并飛出。他接著說，光子的振蕩頻率越高，飛出的電子能量就越大。通過雙縫實驗可以很好地說明這一點。
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