光的本质如何被揭示

    光到底是什么？寻求这个问题的答案，过程漫长而又复杂，正是对光的本质不断追寻和探讨，推动了人类文明尤其是近代物理学的发展。

    最初对于光本质的认识，主要有两大学说：微粒说和波动说。以牛顿为代表人物的微粒说，认为光是发光体所射出一颗颗像弹丸一样的粒子，就像枪打出的一发发子弹，在真空中或者均匀物质中，它们一个接一个接连不断地向周围四面八方迅速发射出来，并且高速沿直线飞行，这些粒子入眼会冲击视网膜从而引发视觉。而波动说则认为光是一种波，它与声波有着相似的性质。两大学说间的争论，从未休止，直到1905年爱因斯坦由对光电效应的解释，提出了“光子”的概念。此时的爱因斯坦还是一个一位名不见经传的瑞士专利局职员。

    光电效应即光的照射下某些物体，如金属、半导体等的表面会发射出电子，这个现象是被证明电磁波存在的赫兹发现的，而在当时无论是微粒说还是波动说，都不能给出合理解释。而爱因斯坦则成功破解了这个难题，他指出光不仅只具有波的性质，它由一群具有能量的“光子”组成，当光子到达物体表面时会将自身的能量“整份”传递给物体内部的电子，使电子能脱离束缚，在物体表面自由移动，从而形成电流。

    爱因斯坦的“光子”概念，完美解释了光电效应，并且重新定义了光的本质，揭示了光的波粒二象性，更是打下了量子力学这门重要学科的基石，这项成就让他荣登1921年诺贝尔物理学奖的宝座。

    而光电效应也正改变着世界，因为它告诉我们，只要有光，就可以发电。这对于现代人类世界来说，意义重大，因为生活离不开电。少数发达国家人均每年用电已达1万千瓦时以上。1万千瓦时电约等于1.229吨标准煤，而太阳作为我们最大的光源，每秒钟照射到地球上的能量相当于500万吨煤。如何把这天然能源利用起来？科学家发明了太阳能电池，利用光电效应将太阳能直接转化为电能。

    现在，手机、相机的感光元件、闪光灯、太阳能路灯……生活中已充满了利用光电效应制作的光电器件，它们无处不在。科学就在你我身边，只要你的双眼善于发现。

    （作者单位：中国科学院上海光学精密机械研究所）