光的本質如何被揭示

劉堯香

光到底是什么？尋求這個問題的答案，過程漫長而又復雜，正是對光的本質不斷追尋和探討，推動了人類文明尤其是近代物理學的發展。

最初對于光本質的認識，主要有兩大學說：微粒說和波動說。以牛頓為代表人物的微粒說，認為光是發光體所射出一顆顆像彈丸一樣的粒子，就像槍打出的一發發子彈，在真空中或者均勻物質中，它們一個接一個接連不斷地向周圍四面八方迅速發射出來，并且高速沿直線飛行，這些粒子入眼會沖擊視網膜從而引發視覺。而波動說則認為光是一種波，它與聲波有著相似的性質。兩大學說間的爭論從未休止，直到1905年愛因斯坦由對光電效應的解釋，提出了“光子”的概念。

光電效應即光的照射下某些物體，如金屬、半導體等的表面會發射出電子，這個現象是被證明電磁波存在的赫茲發現的，而在當時無論是微粒說還是波動說，都不能給出合理解釋。而愛因斯坦則成功破解了這個難題，他指出光不僅只具有波的性質，它由一群具有能量的“光子”組成，當光子到達物體表面時會將自身的能量“整份”傳遞給物體內部的電子，使電子能脫離束縛，在物體表面自由移動，從而形成電流。

愛因斯坦的“光子”概念完美解釋了光電效應，并且重新定義了光的本質，揭示了光的波粒二象性，更是打下了量子力學這門重要學科的基石，這項成就讓他榮登1921年諾貝爾物理學獎的寶座。而光電效應也正改變著世界，因為它告訴我們，只要有光，就可以發電。這對于現代人類世界來說意義重大，因為生活離不開電。少數發達國家人均每年用電已達1萬千瓦時以上。1萬千瓦時電約等于1.229噸標準煤，而太陽作為我們最大的光源，每秒鐘照射到地球上的能量相當于500萬噸煤。如何把這天然能源利用起來？科學家發明了太陽能電池，利用光電效應將太陽能直接轉化為電能。

現在，手機、相機的感光元件、閃光燈、太陽能路燈……生活中已充滿了利用光電效應制作的光電器件，它們無處不在。科學就在你我身邊，只要你的雙眼善于發現。