“光量子理論”是什么意思?

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(guī)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(rèn)為是電磁相互作用的媒介子。與大多數(shù)基本粒子(如電子和夸克)相比，光子沒有靜止質(zhì)量(愛因斯坦的運動質(zhì)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(zhì)量m具有有限值，故光子的靜止質(zhì)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(dāng)時被普遍接受的關(guān)于光是電磁波的經(jīng)典電磁理論無法解釋光電效應(yīng)等實驗現(xiàn)象。相對于當(dāng)時的其他半經(jīng)典理論在麥克斯韋方程的框架下將物質(zhì)吸收和發(fā)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(xué)在多個領(lǐng)域的巨大進(jìn)展，例如激光、玻色-愛因斯坦凝聚、量子場論、量子力學(xué)的統(tǒng)計詮釋、量子光學(xué)和量子計算等。根據(jù)粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型，光子是所有電場和磁場的產(chǎn)生原因，而它們本身的存在，則是滿足物理定律在時空內(nèi)每一點具有特定對稱性要求的結(jié)果。光子的內(nèi)秉屬性，例如質(zhì)量、電荷、自旋等，則是由規(guī)范對稱性所決定的。

1905年，年輕的科學(xué)家愛因斯坦發(fā)展了普朗克的量子說。他認(rèn)為，電磁輻射在本質(zhì)上就是一份一份不連續(xù)的，無論是在原子發(fā)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?yōu)?光量子"，簡稱"光子"，并用光量子說解釋了光電效應(yīng)，這成為愛因斯坦獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎的主要理由。其后，康普頓散射進(jìn)一步證實了光的粒子性。它表明，不僅在吸收和發(fā)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(fā)生能級躍遷時，會發(fā)射或吸收能量等于其能級差的光子。正反粒子相遇時將發(fā)生湮滅，轉(zhuǎn)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(zhì)量為零，在真空中永遠(yuǎn)以光速c運動，而與觀察者的運動狀態(tài)無關(guān)。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(xiàn)出經(jīng)典波的折射、干涉、衍射等性質(zhì)(關(guān)于光子的波動性是經(jīng)典電磁理論描述的電磁波的波動還是量子力學(xué)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(xiàn)為和物質(zhì)相互作用時不像經(jīng)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(shù)，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(fā)起眼睛上感光細(xì)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(tài)，不過由于有量子力學(xué)定律的制約，單個光子沒有確定的動量或偏振態(tài)，而只存在測量其位置、動量或偏振時得到對應(yīng)本征值的幾率。

光子的概念也應(yīng)用到物理學(xué)外的其他領(lǐng)域當(dāng)中，如光化學(xué)、雙光子激發(fā)顯微技術(shù)，以及分子間距的測量等。在當(dāng)代相關(guān)研究中，光子是研究量子計算機(jī)的基本元素，也在復(fù)雜的光通信技術(shù)，例如量子密碼學(xué)等領(lǐng)域有重要的研究價值。

能量光子是一種超物質(zhì)，不易于被利用。

2、光子起源

早在1900年，M.普朗克解釋黑體輻射能量分布時作出量子假設(shè)，物質(zhì)振子與輻射之間的能量交換是不連續(xù)的，一份一份的，每一份的能量為hν;1905年阿爾伯特·愛因斯坦進(jìn)一步提出光波本身就不是連續(xù)的而具有粒子性，愛因斯坦稱之為光量子;1923年A.H.康普頓成功地用光量子概念解釋了X光被物質(zhì)散射時波長變化的康普頓效應(yīng)，從而光量子概念被廣泛接受和應(yīng)用，1926年正式命名為光子。

根據(jù)計算:

中子的質(zhì)量:1.674927211(84)×10千克;中子的半徑:1.11337557(48)費米;

質(zhì)子的質(zhì)量:1.672621637(83)×10千克;質(zhì)子的半徑:1.11286448(48)費米;

電子的質(zhì)量:9.10938215(45)×10千克;電子的半徑:0.090880914(40)費米;

光子的質(zhì)量:9.347543(38)×10千克;光子的半徑:0.0031349374(29)費米。

光子的能量:4.200577(17)×10焦耳，2.621794(11)電子伏特;

光子的頻率:6.339470(26)×10赫茲;

光子的波長:472.8983(20)納米，正好位于青藍(lán)色的光的波長的中心位置473.5納米附近。

當(dāng)光的質(zhì)量大于臨界質(zhì)量時，很容易被電子所吸收或散射;當(dāng)光的質(zhì)量小于臨界質(zhì)量時，不太容易被電子所吸收，即很容易被電子很快發(fā)射掉;而處于臨界質(zhì)量附近的光子較容易被電子吸收，并向不同方向發(fā)射，由此而形成青藍(lán)色的天空。

光能子通過超穿越，進(jìn)行物質(zhì)能量傳換，平衡宇宙。

3、作用

光子是傳遞電磁相互作用的基本粒子，是一種規(guī)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(rèn)為是電磁相互作用的媒介子。與大多數(shù)基本粒子相比，光子的靜止質(zhì)量為零，這意味著其在真空中的傳播速度是光速。與其他量子一樣，光子具有波粒二象性:光子能夠表現(xiàn)出經(jīng)典波的折射、干涉、衍射等性質(zhì);而光子的粒子性則表現(xiàn)為和物質(zhì)相互作用時不像經(jīng)典的粒子那樣可以傳遞任意值的能量，光子只能傳遞量子化的能量，是點陣粒子，是圈量子粒子的質(zhì)能相態(tài)。如圖:

光能子可能加快時光進(jìn)程，促進(jìn)毀滅。但又能乘載我們穿越時光。

能量光子具有釋放作用，改變作用，穿越作用和超穿越作用。

能量光子具有雙反的改變作用。

4、結(jié)構(gòu)

光子結(jié)構(gòu)和光粒子的天然特性:所謂光子結(jié)構(gòu)的測量，在量子電動力學(xué)中是指觀測光子場的量子漲落[79]，這種能量漲落用一個光子的結(jié)構(gòu)方程來描述。對光子結(jié)構(gòu)的測量一般都依賴于對光子與電子，以及正負(fù)電子的對撞時的深度非線性散射的觀測[80]。根據(jù)量子色動力學(xué)，光子既能以無尺寸粒子，即輕子的方式參與相互作用;也能以一組夸克和膠子的集合體，即強(qiáng)子的方式參與。決定光子結(jié)構(gòu)的并不是像質(zhì)子那樣由傳統(tǒng)的價夸克分布，而是由輕子的漲落而形成的部分子的集合。光粒子是物質(zhì)就應(yīng)當(dāng)存在'粒子特質(zhì)'圖文

什么是光量子理論？

愛因斯坦的光量子理論，雖然能正確地解釋光電效應(yīng)，但仍然沒能廣泛承認(rèn)，就連普朗克這位最早提出量子論的人，也認(rèn)為愛因斯坦的理論“太過分”了。

原因就在于我們前面所說的“途中”。普朗克只認(rèn)為電磁波在發(fā)射和吸收能量時是一份一份的，而愛因斯坦認(rèn)為在傳播過程中也具有這樣的性質(zhì)。

愛因斯坦理論的提出，使人們對光本質(zhì)的認(rèn)識前進(jìn)了一大步。他重新引入微粒觀，又肯定了波動的意義。主要是由于愛因斯坦的工作，使得光的波粒二象性確立，即光有時表現(xiàn)有波動性，有時表現(xiàn)為粒子性。

實驗中的“斯托克斯定律”是愛因斯坦理論的證明。斯托克斯定律是：如果光碰上一塊發(fā)熒光的平面，那么熒光的頻率幾乎總是比較低的，決不會高過引發(fā)輻射的頻率。如果用波動理論，則無法解釋，在光量子的假說中，通過愛因斯坦方程可以看到，打在屏幕上的量子放出一部分能量，因此被反射的量子能量較小，頻率也較小。

另外，照相底板受到光照時，即使光線強(qiáng)度極弱，感光層的某些小顆粒也會起變化，而感光層的其他部分則依舊如故。這證明是光量子命中的部分引起變化。

美國物理學(xué)家密立根激烈地反對光量子理論，他花了10年時間，企圖用實驗來否定愛因斯坦。為了研究愛因斯坦方程，他把頻率已知的單色光落到一塊板上，然后盡量準(zhǔn)確地測出放出的光電子能量。他用這種方法得出的普朗克常數(shù)與普朗克公式韻常數(shù)完全一致。

根據(jù)種種實驗，光既有波的性質(zhì)，又有粒子的性質(zhì)，愛因斯坦的關(guān)于光是粒子組成的理論，沒有讓現(xiàn)代科學(xué)家放棄光的波動，而是有機(jī)統(tǒng)一且辯證地結(jié)合起來，即光的波粒二象性得到確立。

簡述愛因斯坦光的量子理論

因為黑體只吸收不反射，如果按照光是一種連續(xù)的波來解釋，解釋不通。因為波都是能反射的。所以普朗克只能把能量理解為間斷傳播的。就像水柱噴在平滑的玻璃上，都會基本遵循一定方向反彈。但如果是水滴，就只能jian開，沒有固定的方向，也不會明顯反彈。愛因斯坦把這個理論引申擴(kuò)展，認(rèn)為是光也是一份一份的能量子，每一份能量=hv,h是普朗克常量，v是光子頻率。光電效應(yīng)，就是光量子間斷傳播，激發(fā)出一個個金屬電子，而不是反射出連續(xù)的波。但光也是一種波。是所謂的“波粒二象性”。這只能用《相對論》來解釋。因為《相對論》認(rèn)為光速是極限，所以超過光速的部分會收縮掉，這就是所謂的“時空收縮?！睕]有收縮的時候，時空和物質(zhì)是一根

什么是光量子論

愛因斯坦大膽假設(shè)：光和原子電子一樣也具有粒子性，光就是以光速C運動著的粒子流，他把這種粒子叫光量子。同普朗克的能量子一樣，每個光量子的能量也是E＝hν，根據(jù)相對論的質(zhì)能關(guān)系式，每個光子的動量為p＝E/c＝h/λ 列別捷夫（П.Н.Лебедев l866—1911）的光壓實驗證實了光的動量和能量的關(guān)系式。 根據(jù)光量子假說，愛因斯坦順利地推出普朗克公式，并且還提出了一個光電效應(yīng)公式。 光量子假說成功地解釋了光電效應(yīng)。當(dāng)紫外線這一類的波長較短的光線照射金屬表面時，金屬中便有電子逸出，這種現(xiàn)象被稱為光電效應(yīng)。它是由赫茲（H.R.Hertz l857—1894）和勒納德（P.Lenard l862—1

誰能通俗易懂的解釋量子理論

量子理論即一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，并把最小單位稱為量子。

在牛頓力學(xué)（或者叫經(jīng)典力學(xué)）體系中，能量的吸收和釋放是連續(xù)的，物質(zhì)可以吸收任意大小的能量。

后來發(fā)現(xiàn)，其實能量真實的吸收和釋放，只能夠以某個的量級(hv)為最小單位，一份一份的吸收和釋放，h也就是量子力學(xué)里最常用到的普朗克常數(shù)，v為電磁頻率。

由于普朗克常數(shù)的數(shù)量級很?。?0的-34次方數(shù)量級），這就導(dǎo)致了牛頓力學(xué)在大尺度上和實驗符合良好，但在小尺度上偏差很大。

所以薛定諤在普朗克的量子理論（能量一份一份的傳遞）體系上建立了薛定諤方程，從而開辟了量子力學(xué)的伊始。

擴(kuò)展資料：

薛定諤的量子理論

奧地利著名物理學(xué)家薛定諤提出了一個廣為人知的量子力學(xué)思維實驗，意圖從宏觀角度闡明微觀尺度的量子疊加原理，幫助人們形象理解。

理想實驗中這樣假設(shè)，有一只貓和裝有放射性物質(zhì)的瓶子同在一個盒子內(nèi)，有50%的可能放射性物質(zhì)會發(fā)生衰變產(chǎn)生毒氣，此時貓咪就會被毒氣毒死，也有50%的可能性放射性物質(zhì)不衰變，貓咪不會死亡。

不考慮任何其他因素對這個系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，貓咪的存活與否僅僅與放射性物質(zhì)是否衰變有關(guān)。

而任何在盒子外的人，在不打開盒子觀察的情況下，是不知道貓咪的生死情況的。貓有50%的可能性活著，也有50%的可能性死去。

在同一時間，同一地點下，這種生死疊加態(tài)對于盒子外的人來說，是并存的。

參考資料來源：百度百科——量子

參考資料來源：百度百科——量子理論

參考資料來源：科普中國網(wǎng)——理解量子