光是什么，物质或能量

光既是粒子又是波，光同时具有粒子和电磁波的特性，但两者都不具备。它是由以类似波的形式传播的光子组成的。关于光的本质，即它是粒子还是电磁波，在物理学界的巨人之间已经激烈争论了好几代了。几个世纪以来，这种神秘而又难以捉摸的现象让科学家们困惑不解，因为每一次为定义其性质而进行的实验，似乎都在改变其行为方式。

简单地说，光是自然界中奇怪的例外之一，它被认为既是波又是粒子。这种可变性也是量子力学理论的基本原则之一，让我们看看这些年来人们得出这个重要结论时，发生了什么。光可能是一种粒子的观点最初是由伊萨克·牛顿爵士提出的，但直到19世纪阿尔伯特·爱因斯坦重新提出这一观点时，这一观点才开始流行起来。他认为，光的反射和折射等性质，只有在光是由粒子构成的情况下才能得到解释。波不能以直线传播，也不能表现出牛顿和爱因斯坦所概括的那些性质。然而，如果这是真的，那么为什么光作为粒子被排斥呢?部分答案是它没有满足或具有定义粒子的所有属性。粒子是一种微小的碎片或具有一定性质的物质，如质量和体积。光的最小单位被认为是光子，它没有质量。此外，其他研究人员在牛顿和爱因斯坦之间的实验结果表明，光具有类似波的性质，这使他们得出结论，光是能量，而不是物质。

包括菲涅耳、杨和麦克斯韦在内的许多科学家都被认为研究了光的波状特性。波是能量从一点传递到另一点，而不需要在两点之间传递物质。杨进行了单缝实验，这有助于建立光的波状性质，如干涉和衍射。他让一束光穿过狭缝，观察它在狭缝后的屏幕上形成的图像。如果牛顿提出的光的微粒理论是正确的，那么屏幕上的图案应该是狭缝形状和大小的光。然而，屏幕上的光图案更加扩散、衍射，这表明光具有干涉特性，就像能量波所表现的那样。干涉是一种两波对彼此的强度有加或减作用的现象，这种加或减作用使合成波的振幅或大或小。

爱因斯坦观察到，当光暴露在金属表面时，电子会飞出金属表面，这在光只是波的情况下是很不寻常的。光电效应的奇怪之处在于，飞出金属的电子的能量是不变的，不管光是弱是强。爱因斯坦随后提出，光实际上是由像波一样运动或传播的微小能量包组成的。他设想的粒子是光子，他推测当物质中的电子与光子碰撞时，光子带走光子的能量并飞出。他接着说，光子的振荡频率越高，飞出的电子能量就越大。通过双缝实验可以很好地说明这一点。