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光量子是什么物质？
施郁
（复旦大学物理学系教授）
顾名思义，光量子就是光的量子。 1926年开始，光量子被简称为光子。
1900年10月7日，为了结合黑体辐射高频率和低频率的实验数据，普朗克写下他著名的黑体辐射能量密度公式。这是量子论的最开端。其后几个月，普朗克给出了这个公式的理论推导，从而发现了量子。他提出，发出电磁辐射的振子的能量必须是某个基本单位的整数倍，这个基本单位是频率乘以一个常数，即后来所谓的普朗克常数。
1905年，爱因斯坦奇迹年。这一年他的第一篇论文“关于光的产生与转换的一个启发性观点”是唯一被爱因斯坦自己称为具有革命性的文章。 在这篇文章中，他提出光量子假说，即辐射本身是量子化的。作为推论，他提出光的产生也是量子化的。爱因斯坦还讨论了这个推论的应用。其中之一就是为他赢得1921年诺贝尔物理学奖的光电效应。值得注意的是，光电效应中的电子出射能量与入射光频率的定量关系是爱因斯坦给出的预言，10年后才被密立根验证。
1913年，玻尔提出他的原子模型，指出原子核外的电子只能处于分立的轨道，而电子在不同轨道之间跃迁时的能量差与光辐射或光吸收相互转化，光的能量即为普朗克常数乘以频率。
1916到1917年，爱因斯坦发表他的辐射理论。他考虑电子在两个能级之间跃迁导致的自发辐射、受激辐射和吸收，通过平衡关系得到普朗克公式，还讨论了动量转移。
我2017年5月25日在光明日报应邀发表过文章《继续量子科学革命》，其中有一段也可作为参考（后来看到有别人的文字与之有类似之处）：
“量子”一词最初是普朗克于1900年发明的，他以此驱散当时物理学天空中的一朵乌云：受热物体发出的电磁辐射能量与波长之间的关系。电磁辐射即电磁波，在不同频率范围分别称作可见光、红外线、可见光、紫外线等等。普朗克假设物体发射出的电磁辐射能量是一份一份的，其中每份能量总是一个基本单位的整数倍。这个能量基本单位被他称作能量量子，等于频率乘以一个常数（后称普朗克常数）。1905年，爱因斯坦进一步提出，电磁波本身就是由能量量子组成的，称作光量子（后简称为光子）。这是唯一被爱因斯坦自己称作“革命性”的工作。1913年，玻尔提出，原子中电子的能量只能取一些分立的值，叫作能量量子化。
爱因斯坦量子假说
1905年，是物理学史上神奇的一年，爱因斯坦的五篇文章改变整个世界。其中正是光量子和光电效应让老爱获得1921年诺贝尔物理学奖。
爱因斯坦认真对待“量子”这一革命性的观念，1905年明确地提出了光量子的概念。
他认为光和原子、电子一样也具有粒子性，光就是以光速C运动着的粒子流，这种粒子叫光量子。同普朗克的能量子一样，每个光量子的能量也是E＝hv，根据相对论的质能关系式，每个光子的动量为p＝E/c＝h/λ。光既具有粒子性，又具有波动性，即具有波粒二象性。
最初人们对爱因斯坦理论的看法是走错了方向，光量子理论没人重视，甚至到了1913年，德国最著名的四位物理学家(包括普朗克自身在内)在一封信中还把爱因斯坦的光量子概念说成是“迷失了方向”。
1916年密立根通过十年的光电效应实验，证实了爱因斯坦光电方程的正确性，但他还是要说，尽管爱因斯坦的公式是成功的，但其理论是站不住脚的。后来康普顿效应实验完全证实了爱因斯坦的正确性，光量子论终于得到普遍认同，爱因斯坦也因为光量子和光电效应获得1921年诺贝尔物理学奖。
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