光是一個物理學名詞，其本質是一種處於特定頻段的光子流。光源發出光，是因為光源中電子獲得額外能量。如果能量不足以使其躍遷到更外層的軌道，電子就會進行加速運動，並以波的形式釋放能量。如果躍遷之後剛好填補了所在軌道的空位，從激發態到達穩定態，電子就不動了。否則電子會再次躍遷回之前的軌道，並且以波的形式釋放能量。
基本介紹
- 中文名：光
- 外文名：light
- 傳播方向：光在同一種均勻介質中沿直線傳播
- 傳播速度：在真空中為3.0×10m/s
- 光的偏轉：光在引力場中傳播路徑發生偏轉
- 光年：1光年為光速傳播1年的距離
研究背景,光的概念,光的特徵,光的傳播規律,光的套用,相關概念,光源,光子,光速,超光速,
研究背景
光的研究歷史和力學一樣，在古希臘時代就受到注意，光的反射定律早在歐幾里得時代已經聞名，但在自然科學與宗教分離開之前，人類對於光的本質的理解幾乎再沒有進步，只是停留在對光的傳播、運用等形式上的理解層面。（ 另，歷史告訴淋企謎我們，古中國早在戰國初期，墨學創始人墨子便發現了光的反射定律，建立了中國的光學體系。）十七世紀，對這個問題已經開始存在“波動學說”和“粒子學說”兩種聲音。
1925年，法國物理學家德布羅意又提出所有物質都具有波粒二象性的理論，即認為所有的物體都既是波又是粒子，隨後德國著名物理學家普朗克等數位科學家建立了量子物理學多殼說，將人類對物質屬性的理解完全展拓了。綜上所述，光的本質應該認為是“光子”，它具有波粒二相性。但這裡的波的含義並不是如聲波、水波那樣的機械波，而是一種統計意義上的波，也就是說大量光子的行為所體現的波的性質。同時光具有動態質量，根據愛因斯坦質能方程可算出其質量。
光的概念
光是一個物理學名詞，其本質是一種處於特定頻段的光子流。光源發出光，是因為光源中電子獲得額外能量。如果能量不足以使其躍遷到更外層的軌道，電子就會進行加速運動，並以波的形式釋放能量。如果躍遷之後剛好填補了所在軌道的空位，從激發態到達穩定態，電子就不動了。否則電子會再次躍遷回之前的軌道，並且以波的形式釋放能量。
光的特徵
光同時具備以下四個重要特徵：
1、在幾何光學中，光以直線傳播。筆直的“光柱”和太陽“光線”都說明了這一點。
2、在波動光學中，光以波的形式傳播。光就像水面上的水波一樣，不同波長的光呈現不同的顏色。
3、光速極快。在真空中為3.0×10m/s，在空氣中的速度要慢些。在折射率更大的介質中，譬如在水中或玻璃中，傳播速度還要慢些。
4、在量子光學中，光的能量是量子化的，構成光的量子（基本微粒），我們稱其為“光量子”，簡稱光子，因此能引起膠片感光乳劑等物質的化學變化。
光的傳播規律
光在同種介質中沿直線傳播。小孔成像、日食和月食還有影子的形成都證明了這一事實。
撇開光的波動本性，以光的凝頌蒸直線傳播為基礎，研究光在介質中的傳播及物體成像規律的學科，稱為幾何光學。在幾何光學中，以一條有箭頭的幾何線代表光的傳播方向，叫做光線。幾何光學把物體看作無數物點的組合（在近似情況下，也可用物點表示物體），由物點發出的光束，看作是無數幾何光線的集合，光線的方向代表光能的傳遞方向。幾何光學中光的傳播規律有三：
（1）光的直線傳播規律已如上述。大地測量也是以此為依據的。
（2）光的獨立傳播規律。兩束光在傳播過程中相遇時互不干擾，仍按各自途徑繼續傳播，當兩束光會聚同一點時，在該點上的光能量是簡單相加的。
（3）光的反射和折射定律。光傳播途中遇到兩種不同介質的分界面時，一部分反射，一部分折射。反射光線遵循反射定律，折射光線遵循折射定律。
光的套用
光在能巴和巴良源（清潔能源）、電子（電腦、電視、投影儀等）、通信（光纖）、醫療保健（γ光刀整盼希料、光波房、光波發汗房、X光機）等方面有廣泛的套用。
相關概念
光源
正在發光的物體叫光源，“正在”這個條件虹翻鴉必須具備，歡永備光源可以是天然的或人造的。物理學上指能發出一定波長範圍的電磁波（包括可見光與紫外線、紅外線、X射線等不可見光）的物體。光源主要可以分為三類。
第一類是熱效應產生的光。太陽光就是很好的例子，因為周圍環境比太陽溫度低，為了達到熱平衡，太陽會一直以電磁波的形式釋放能量，直到周圍的溫度和它一樣。
第二類是原子躍遷發光。螢光燈燈管內壁塗抹的螢光物質被電磁波能量激發而產生光。此外霓虹燈的原理也是一樣。原子發光具有獨自的特徵譜線。科學家經常利用這個原理鑑別元素種類。
第三類是物質內部帶電粒子加速運動時所產生的光。譬如，同步加速器工作時發出的同步輻射光，同時攜帶有強大的能量。另外，原子爐（核反應堆）發出的淡藍色微光（切倫科夫輻射）也屬於這種。
光子
根據量子場論（或者量子電動力學），光子是電磁場量子化之後的直接結果。光的粒子性揭示了電磁場作為一種物質，是與分子、原子等實物粒子一樣，有其內在的基本結構（組成粒子）的。而在經典的電動力學理論中，是沒有“光子”這個概念的。量子物理學中，光子是電磁場的微觀組成單元，電磁場是大量光子的累積效應。就如同地球水份分布是大量水分子的累積效應。
光速
光（電磁波）在真空中的傳播速度。公認值為c=2.99792458×10m/s（或2.99792458×10km/s）（精確值），是最重要的物理常數之一。狹義相對論的基本原理之一是光速不變原理。這與光速定義為一固定值是相一致的。不過迄今還有人仍在檢驗在更高的精確度下，光速究竟是否恆定。
除真空外，光能通過的物質叫做（光）介質。從巨觀上來說，光在介質中傳播的速度小於在真空中傳播的速度。
超光速
超光速會成為一個討論題目，源自於相對論中對於局域物體不可超過真空中光速c的推論限制，光速成為許多場合下速率的上限值。在此之前的牛頓力學並未對超光速的速度作出限制。而在相對論中，運動速度和物體的其它性質密切相關，速度低於（真空中）光速的物體如果要加速達到光速，其質量會增長到無窮大因而需要無窮大的能量，而且它所感受到的時間流逝甚至會停止，所以理論上來說達到或超過光速是不可能的（至於光子，那是因為它們永遠處於光速，而不是從低於光速增加到光速）。但也因此使得物理學家（以及普通大眾）對於一些“看似”超光速的物理現象特別感興趣。
物體要到光速需要無限能量，而在平行空間下無法超光速。現已有科學家提出構想：將物體前方的空間壓縮，將物體後方的空間擴大來超過光速。只是需要巨大的能量，現有科技也無法做到。
（2）光的獨立傳播規律。兩束光在傳播過程中相遇時互不干擾，仍按各自途徑繼續傳播，當兩束光會聚同一點時，在該點上的光能量是簡單相加的。
（3）光的反射和折射定律。光傳播途中遇到兩種不同介質的分界面時，一部分反射，一部分折射。反射光線遵循反射定律，折射光線遵循折射定律。
光的套用
光在能源（清潔能源）、電子（電腦、電視、投影儀等）、通信（光纖）、醫療保健（γ光刀、光波房、光波發汗房、X光機）等方面有廣泛的套用。
相關概念
光源
正在發光的物體叫光源，“正在”這個條件必須具備，光源可以是天然的或人造的。物理學上指能發出一定波長範圍的電磁波（包括可見光與紫外線、紅外線、X射線等不可見光）的物體。光源主要可以分為三類。
第一類是熱效應產生的光。太陽光就是很好的例子，因為周圍環境比太陽溫度低，為了達到熱平衡，太陽會一直以電磁波的形式釋放能量，直到周圍的溫度和它一樣。
第二類是原子躍遷發光。螢光燈燈管內壁塗抹的螢光物質被電磁波能量激發而產生光。此外霓虹燈的原理也是一樣。原子發光具有獨自的特徵譜線。科學家經常利用這個原理鑑別元素種類。
第三類是物質內部帶電粒子加速運動時所產生的光。譬如，同步加速器工作時發出的同步輻射光，同時攜帶有強大的能量。另外，原子爐（核反應堆）發出的淡藍色微光（切倫科夫輻射）也屬於這種。
光子
根據量子場論（或者量子電動力學），光子是電磁場量子化之後的直接結果。光的粒子性揭示了電磁場作為一種物質，是與分子、原子等實物粒子一樣，有其內在的基本結構（組成粒子）的。而在經典的電動力學理論中，是沒有“光子”這個概念的。量子物理學中，光子是電磁場的微觀組成單元，電磁場是大量光子的累積效應。就如同地球水份分布是大量水分子的累積效應。
光速
光（電磁波）在真空中的傳播速度。公認值為c=2.99792458×10m/s（或2.99792458×10km/s）（精確值），是最重要的物理常數之一。狹義相對論的基本原理之一是光速不變原理。這與光速定義為一固定值是相一致的。不過迄今還有人仍在檢驗在更高的精確度下，光速究竟是否恆定。
除真空外，光能通過的物質叫做（光）介質。從巨觀上來說，光在介質中傳播的速度小於在真空中傳播的速度。
超光速
超光速會成為一個討論題目，源自於相對論中對於局域物體不可超過真空中光速c的推論限制，光速成為許多場合下速率的上限值。在此之前的牛頓力學並未對超光速的速度作出限制。而在相對論中，運動速度和物體的其它性質密切相關，速度低於（真空中）光速的物體如果要加速達到光速，其質量會增長到無窮大因而需要無窮大的能量，而且它所感受到的時間流逝甚至會停止，所以理論上來說達到或超過光速是不可能的（至於光子，那是因為它們永遠處於光速，而不是從低於光速增加到光速）。但也因此使得物理學家（以及普通大眾）對於一些“看似”超光速的物理現象特別感興趣。
物體要到光速需要無限能量，而在平行空間下無法超光速。現已有科學家提出構想：將物體前方的空間壓縮，將物體後方的空間擴大來超過光速。只是需要巨大的能量，現有科技也無法做到。
