光學/光的本質
光實際上是一種輻射形式。事實上，輻射並不總是壞事。其中一些實際上非常有用，比如光、微波和無線電波。這些是你在日常生活中遇到的幾種電磁輻射型別。你可能已經猜到了，光是一種波。沒錯！但同時，它也具有類似粒子的特性。在本節中，我們將考察光的本質，以及它究竟是波、粒子還是兩者兼而有之。
| 高能輻射 | 低能輻射 |
| |
為了理解光，我們需要了解電磁波譜。基本上，這個波譜展示了不同形式的電磁輻射以及它們在波譜中的位置。波譜中有一些趨勢，將在後面討論。
什麼是電磁輻射？
許多人似乎將輻射與核廢料以及會導致癌症的事物聯絡在一起。然而，在科學中，它有一個更普遍的定義。輻射是能量傳遞和傳播的一種方式，在傳播過程中能量會擴散出去。
既然你知道光是一種輻射形式，你每次使用手電筒時都能看到它的證據。注意光束的直徑在離光源越遠的地方是如何增加的？這是波的屬性（將在 1.1.1 節 - 什麼是波？中更詳細地討論）。
至於“電磁”部分，它指的是構成波的波動的電場和磁場。宇宙的速度極限
宇宙的速度極限
除了所有電磁（EM）輻射都由傳播的電場和磁場的變化組成之外，它們之間還有一個非常重要的相似之處；它們都以光速傳播。
光速的存在意味著光不會瞬時出現，這與古代一些偉大人物的想法相反。光速通常用字母表示，為，或約為。這速度快到足以穿透地球中心並在大約秒內到達另一端。想象一下，當時測量光速有多困難！
光速如此重要的原因是因為它是宇宙中最快的速度。沒有任何東西能夠超過它。這就是為什麼它有時被稱為“宇宙的速度極限”。不同形式的電磁輻射
不同形式的電磁輻射
現在你知道所有電磁輻射之間的一些相似之處後，你可能想知道它們的差異是什麼。差異可以用三種不同的方式來解釋
- 波長；
- 頻率；
- 能量。
在本節中，我們只討論能量。其他兩個，波長和頻率，將在 1.1.1 節 - 什麼是波？中討論。
如果你看一下波譜，你會看到圖上標註了“低能輻射”和“高能輻射”。顯然，這表明靠近頂部的輻射，比如無線電波和微波具有較低的能量，而靠近底部的輻射，比如 X 射線和伽馬射線，具有較高的能量。這是所有電磁波之間唯一的區別；它們的能量水平不同。
正如你所看到的，光只是電磁波譜的一小部分。即使在這個小區域內，它也可以被隔離並被稱為“子波譜”，然而，這個子波譜你應該更加熟悉。
彩虹的顏色
這個“子波譜”，或者說是可見光的範圍，佔據了電磁波譜中非常小的一部分。與其他型別的電磁輻射相比，它在波譜中佔據的空間最小。
然而，這個小區域被分成彩虹的所有不同顏色。從紅色開始，到紫色結束。這個範圍也必須與電磁波譜一致，因為它是在電磁波譜中，因此，紅色是能量最低的顏色，紫色是能量最高的顏色。所有這些都在上面的圖中顯示出來。
你是否曾經聽說過白色和黑色不被認為是顏色？沒錯。白色實際上是所有顏色的混合，而黑色則是所有顏色的缺失。當稜鏡將白光分成它的組成顏色時，你可以看到這種效果。
到目前為止，我們已經從波的角度討論了光。但是它的類粒子特性呢？
首先，你需要知道什麼是光子。光子是一種無質量的粒子，以光速傳播，並攜帶一定量的能量，我們稱之為量子（複數：量子）。電磁輻射也可以被認為是光子的流，每個光子攜帶一定量的能量。輻射的能量越高，其光子攜帶的能量就越大。例如，紅光的光子比紫光的光子攜帶的能量少。
所以你可能迫切想要回答這個問題“到底是波還是粒子”？要麼這樣，要麼你迫切想要讀完這篇文章。
好吧，事實是，這個問題無法輕易回答。光可以表現出波和粒子的特性。這個概念被稱為“波粒二象性”，它是現代物理學或量子物理學誕生的原因。
這將我們引入了華夏公益教科書的下一節，標題為“光 - 波還是粒子流？”如果你覺得本節內容令人困惑，那你就還沒看到真正的挑戰。下一節將進入量子力學的神秘世界：一個在過去困惑了許多偉大人物的世界，包括一位名叫阿爾伯特·愛因斯坦的傑出物理學家。