光既是一种粒子，又是一种波。光同时具备粒子与电磁波的属性，但又不具备其中某一种的全部性质。它由波浪状传播的光子组成。

物理学界的伟人们已就光之性质进行了几个世代的激烈争论，争论的焦点在于：光到底是一种粒子还是一种电磁波。几个世纪以来，这种神秘且难以捉摸的现象一直困扰着科学家，因为在每次定义其性质的实验中，它似乎都在改变自己的行为方式。

简单来说，光是自然界的反常现象之一，它被认为既是一种波浪又是一种粒子。这种变异性也是量子力学的基本理论之一。下面让我们来看看人们是如何得出这一重要结论的。

光是一种粒子

“光是一种粒子”这一观念最早由艾萨克·牛顿提出，但它在19世纪之前并未被广泛接受，直到被阿尔伯特·爱因斯坦重申。爱因斯坦认为只有当光是由粒子组成时，光的反射和折射性质才能得到解释。

波并不会沿直线传播，也无法展示出牛顿和爱因斯坦所提及的性质。然而，如果这是对的，那么光为何会被否认是一种粒子呢？部分原因是，它没能具备粒子定义上的所有属性。粒子是一种微小的碎片或一定数量的具有特定性质（比如质量和体积）的物质。最小单位的光被认为是一种光子，而光子根本就没有质量。此外，处于牛顿时代之后、爱因斯坦时代之前的其他研究者的实验结果表明光具有类似波的性质，因此这些研究者认为光是能量而非物质。

不，光是一种电磁波

包括菲涅耳、杨和麦克斯韦在内的一些科学家对光类似波的属性进行了研究。波是无须物质转换就能实现的从一点到另一点的能量转换。杨进行了单缝衍射实验，该实验对确立光类似于波的性质（比如干涉与衍射）具有重要作用。他让光束穿过狭缝，并观察光在狭缝屏幕后的另一屏幕上所形成的图像。

如果牛顿提出的光的微粒理论是正确的，那么屏幕上应当是与狭缝形状、大小相同的光的图案。然而实际上，屏幕上的光是更加漫射或衍射的，这意味着光具有干涉性，而这正是能量波所显示出来的。“干涉”是一种现象，即两种波（它们被认为是线性系统）对彼此的强度具有增减作用，从而使合成波的振幅更大或更小。

爱因斯坦与光电效应

爱因斯坦观察到，当光接触到金属时，电子会从金属表面飞出——如果光仅仅只是一种波的话，那么这种现象是非常罕见的。该光电效应的奇特之处在于，飞出金属表面的电子的能量并未随着光的强弱而改变（如果光是一种波，则强光会导致光电子伴随着更大的能量飞出）。

图解：波粒二象性示意图说明，从不同角度观察同样一件物体，可以看到两种迥然不同的图样。

于是爱因斯坦提出，光实际上由微小的能量包组成，这些能量包以波状方式传播。他设想的粒子是一个光子，他推测：当物质中的电子与光子相碰撞，前者会吸收后者的能量并飞出。他继续指出，进行撞击的光子的振荡频率越高，飞出的电子能量越大。双缝实验可以很好地说明这一事实。

图解：托马斯·杨做双缝实验得到的干涉图样。

双缝实验所使用的方法与单缝试验相同，唯一的改动是原本只有一条缝的屏幕现在有两条平行的狭缝，光的行为将再次于双缝板后的屏幕上被观察。光类似于波的性质导致光波在经过双缝时产生干涉现象，并在屏幕上形成明暗不同的光带——如果光仅由传统粒子组成，这一实验结果则不太可能产生。然而，光线总是在屏幕上的离散点处被吸收，这意味着它们是单个的粒子而不是波。后来，被安装于狭缝中的探测器观测到，每个光子都只通过某一个狭缝，而这又是一种粒子行为，而不是波的行为。

换言之，光可能有多重性质，但至少现在我们可以停止对光之性质的争论了。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. sciabc- Babylolin- Rujuta Pradhan

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