現(xiàn)實(shí)中，從天線出發(fā)的電磁波會(huì)向各個(gè)方向傳播。

通過控制電流在天線內(nèi)改變方向的速度，我們可以控制電磁波的頻率。頻率越高，波的壓縮程度越高（波長越小）。波的頻率不影響波本身的傳播速度。傳播速度始終等于光速。

創(chuàng)造電磁波 | 激發(fā)電子

使用天線并不是產(chǎn)生電磁波的唯一方法。電子從原子中的高能量狀態(tài)躍遷到低能量狀態(tài)同樣可以發(fā)出電磁波�？梢钥吹剑�在原子內(nèi)部，電子圍繞原子核運(yùn)行。電子離中心越遠(yuǎn)，其能級(jí)越高。

我們可以通過多種方式來向原子注入能量使電子遠(yuǎn)離原子核。但是，這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的，被激發(fā)的電子將不可避免地回到其初始的能量狀態(tài)。剩余的能量（發(fā)射能量）隨后以光子的形式釋放。根據(jù)電子釋放能量的大小，光子也會(huì)攜帶或多或少的能量。 

但，什么是光子？光子是一種沒有靜質(zhì)量的粒子，它代表光最小離散的能量。當(dāng)一個(gè)粒子的質(zhì)量足夠小時(shí)，它就會(huì)表現(xiàn)出像波一樣的特性。光子沒有靜質(zhì)量，所以它表現(xiàn)得像波一樣。但是，之前我們都說光是由電磁波構(gòu)成的，現(xiàn)在為什么突然把它看成粒子了？

為了更好地理解這一點(diǎn)，我們必須回顧一下持續(xù)了幾個(gè)世紀(jì)的關(guān)于光是波還是粒子流的爭論。

是波還是粒子？

17世紀(jì)，艾薩克·牛頓進(jìn)一步發(fā)展了微粒理論。在這個(gè)理論中，光是由微小光粒子組成的。這些粒子以光速進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。他可以利用這個(gè)理論來解釋光的反射和折射。但是，微粒理論不能解釋光其他所有的性質(zhì)。例如，光會(huì)產(chǎn)生干涉圖樣。當(dāng)兩個(gè)（或更多）波相互干涉時(shí)，這些圖樣就會(huì)產(chǎn)生。粒子流不能形成干涉圖樣，只有波的干涉可以產(chǎn)生。此外，不同波長的波可以解釋為什么可以看到各種不同的顏色，這是為什么光應(yīng)該是波而不是粒子流的另一個(gè)原因�；�于一些類似的實(shí)驗(yàn)，荷蘭科學(xué)家克里斯蒂安·惠更斯的波動(dòng)論被廣泛接受；在19世紀(jì)，詹姆斯·麥克斯韋甚至可以證明光是一種以光速在空間中傳播的電磁波。

但是，到了20世紀(jì)，像愛因斯坦等科學(xué)家做了一些新的實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)似乎表明光實(shí)際上是由粒子流組成的。他們做的最重要的實(shí)驗(yàn)與光電效應(yīng)有關(guān)：當(dāng)我們將光線照射到金屬上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，電子會(huì)從金屬表面發(fā)射出來。 

這些實(shí)驗(yàn)之所以特別，是因?yàn)楫?dāng)你增強(qiáng)入射光的光強(qiáng)，發(fā)射出的單個(gè)電子的能量不變。光強(qiáng)只會(huì)改變發(fā)射出來的電子數(shù)。光強(qiáng)越強(qiáng)，發(fā)射的電子越多。如果光是波的話不可能發(fā)生這種情況。因?yàn)椋��?dāng)波照射到電子上后，電子會(huì)從光波中吸收能量，同時(shí)抵消掉這部分光。這意味著增加光強(qiáng)可以增加每個(gè)發(fā)射電子的動(dòng)能。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果讓科學(xué)家感到很困惑。為了更好地了解發(fā)生了什么，他們保持入射光光強(qiáng)不變，但改變光的頻率（不同的顏色）。結(jié)果表明，頻率越高，發(fā)射電子的動(dòng)能越高。

多虧了這些實(shí)驗(yàn)，使得愛因斯坦能夠解釋到底發(fā)生了什么。他說，光不僅僅是一種波，它由被稱為光子的離散波包組成。當(dāng)光子有足夠的能量時(shí)，它可以讓電子從金屬中溢出。光強(qiáng)越大，越多的光子射向金屬表面，因此從金屬中發(fā)射的電子也就越多。光的頻率越高，每個(gè)光子的能量越高，導(dǎo)致發(fā)射的電子具有更高的動(dòng)能。

最后的思考

總之，光既是一種波，同時(shí)也是一種粒子流。在量子力學(xué)中，這被稱為波粒二象性。 

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