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其後的實驗表明這種光量子還具有動量，是一種基本粒子：光子概念的誕生，開創了人類對於電磁場量子化的更深入的研究。

然而，麥克斯韋理論下的光的電磁說並不能解釋光的 ... 光子 維基百科，自由的百科全書 跳至導覽 跳至搜尋 光子光子從雷射的相干光束中射出組成基本粒子系玻色子基本相互作用電磁力符號 γ {\displaystyle\gamma} 理論阿爾伯特·愛因斯坦(1905年)吉爾伯特·路易斯（1926年）：命名「光子（photon）」質量0[1]<6982100000000000000♠1×10−18 [[eV/c2]][2]平均壽命穩定[3]電荷0<6946160217648700000♠1×10−35 e[2]自旋1[1] 光子（英語：Photon）是一種基本粒子，是電磁輻射的量子。

在量子場論裏是負責傳遞電磁力的力載子（英語：forcecarrier）[4]:17-18。

這種作用力的效應在微觀層次或宏觀層次都可以很容易地觀察到，因為光子的靜止質量為零[註1]，它可以移動至很遠距離，這也意味著它在真空中的傳播速度是光速。

如同其它微觀粒子，光子具有波粒二象性，能夠展現出波動性與粒子性。

例如，它能在雙縫實驗裡展示出波動性，也能在光電效應實驗裏展示出粒子性[5]:1060-1068。

阿爾伯特·愛因斯坦在1905年至1917年間發展出光子的現代概念，這是為了解釋一些與光的古典波動模型不相符合的實驗結果。

當時被普遍接受的經典電磁理論，儘管能夠論述關於光是電磁波的概念，但是無法正確解釋黑體輻射與光電效應等實驗現象。

半古典理論在麥克斯韋方程組的框架下將物質吸收光和發射光所涉及的能量量子化，而行進的光波仍採古典方法處理；如此可對黑體輻射的實驗結果做出合理解釋。

愛因斯坦的主張與普朗克的半古典理論明顯不同，他提出光本身就是量子化的概念，當時愛因斯坦稱之為「光量子」（英語：lightquantum）[6]。

1926年，美國物理化學家吉爾伯特·路易斯正式提出「光子（photon）」的命名。

[7][8]雖然半古典理論對於量子力學的初始發展做出重大貢獻，從於1923年觀測到的電子對於單獨光子的康普頓散射開始，更多的實驗證據使愛因斯坦光量子假說得到充分證實[5]:1063-1065[9][10]。

由於這關鍵發現，愛因斯坦於1921年獲頒諾貝爾物理學獎[11]。

光子的概念帶動了實驗和理論物理學在多個領域的巨大進展，例如雷射、玻色-愛因斯坦凝聚、量子場論、量子力學的統計詮釋、量子光學和量子計算等。

在物理學外的其他領域裡，這概念也找到很多重要應用，如光化學、高分辨顯微術（英語：two-photonexcitationmicroscopy），以及分子間距測量等。

在當代相關研究中，光子是研究量子計算機的基本元素，也在複雜的光通信技術，例如量子密碼學等領域有重要的研究價值。

根據粒子物理的標準模型，光子的存在可以滿足物理定律在時空內每一點具有特定對稱性的理論要求。

這種對稱性稱為規範對稱性，它可以決定光子的內秉屬性，例如質量、電荷、自旋等[4]:358ff。

光子的自旋為1，因此是玻色子，不遵守泡利不相容原理[5]:1221。

目次 1命名 2物理性質 2.1量子關係式 2.2光子的靜質量 2.3其他性質 3歷史發展 4早期的反對意見 5與物質的相互作用 6光子與量子力學 6.1波粒二象性和不確定性原理 6.2玻色-愛因斯坦光子氣體模型 6.3受激輻射和自發輻射 7光子與量子場論 7.1二次量子化 7.2光子：規範玻色子 7.3光子的結構 7.4對系統質量的貢獻 8技術應用 9近期研究 10參見 11註釋 12參考文獻 命名[編輯] 光子起初被愛因斯坦命名為「光量子」[6]。

光子的現代英文名稱photon源於希臘文 φῶς（在羅馬字下寫為 phôs），即光的意思。

這名稱是由物理化學家吉爾伯特·路易斯於1926年在他的一個假設性理論中創建的[12]。

在路易斯的理論中，photon指的是一種新種類原子，是光的載子，像原子一般，不能被創造也不能被毀滅[13]。

阿瑟·康普頓在一篇發表於1928年的論文裏特別提到，路易斯曾經建議使用這術語[14]。

在這之前，這術語曾經在不同地方至少有四次被用到過。

儘管由於路易斯的理論與大多數實驗結果相違背而從未得到公認，photon這術語很快被很多物理學家所採用[13]。

在物理學領域，光子通常用希臘字母 γ（音：Gamma）表示。

這一符號表示有可能來源於法國物理學家保羅·維拉德（英語：PaulVillard）於1900年發現的伽瑪射線[15][16]。

伽瑪射線由歐內斯特·盧瑟福和英國物理學家愛德華·安德拉德於1914年證實是電磁輻射的一種形式[17]。

在化學和光學工程領域，光子經常被寫為 hν[18][19]，即用它的能量來表示；有時也用 f 來表示其頻率，即寫為 hf[20]。

物理性質[編輯] 量子關係式[編輯] 光子遵守基本量子關係式： E = h ν = ℏ ω {\displaystyleE=h\nu=\hbar\omega} ， p = h λ = ℏ k {\displaystylep={\frac{h}{\lambda}}=\hbark} ，[21] 其中 E為能量； h為普朗克常數； ℏ {\displaystyle\hbar} 為約化普朗克常數或稱狄拉克常數， ℏ = h / 2 π {\displaystyle\hbar=h/{2\pi}} ； ν為頻率； ω為角頻率，ω=2πν； p為動量的大小； λ為波長； k為波數。

光子的靜質量[編輯] 參見：狹義相對論 光子的靜止質量嚴格為0[註1]。

根據規範場論，如果光子靜質量不為0，那麼庫侖定律也不是嚴格的平方反比定律[註2]。

使用上述量子關係式以及愛因斯坦質能等價關係可約略得到光子質量的上限： h ν = m γ c 2 {\displaystyleh\nu=m_{\gamma}c^{2}\,} 此處 m γ {\displaystylem_{\gamma}\,} 即是光子質量的上限， ν {\displaystyle\nu} 是任意電磁波的頻率，位於超低頻段的舒曼共振已知最低頻率約為7.8赫茲。

[23] m γ < h ν / c 2 = 6 × 10 − 50 kg {\displaystylem_{\gamma} 1 {\displaystyle\Deltan\Delta\phi\,>\,1} 詳細內容可參考相干態和壓縮相干態（英語：Squeezedcoherentstate）。

光子的波動性是指經典的電磁波呢，還是量子力學的機率波呢？ 光子和像電子那樣的物質粒子都能夠在雙縫實驗中形成類似的干涉條紋。

在數學上，干涉條紋分布的計算既可以用經典波動干涉的方法，也能夠完全從量子力學波函數的方法推導出[68]。

由於單個光子穿過雙縫時也會發生干涉，這種干涉很容易讓人理解為光子的波函數的機率波干涉；因為這種干涉完全無法用經典電磁理論解釋，機率波的概念似乎更接近光子波動性的本質。

不過一般教材在討論光子的波動性時只使用經典電磁理論，而物質粒子的波動性只使用波動力學，這涉及到在物理學界光子的波函數本身仍然是一個有爭議的概念。

經典波動來自麥克斯韋方程組，而波函數來自薛丁格方程，但大多數物理學家都不認為這意味著對於光子而言麥克斯韋方程是薛丁格方程的簡化形式[69][70]，原因是通常意義下的薛丁格的機率波函數概念無法應用到光子上[71]，光子的波函數無法擁有非相對論波動力學中薛丁格方程的所有性質。

光子沒有質量，無法定域化一個光子，這造成光子沒有一個定義完備的位置本徵態 | r ⟩ {\displaystyle|\mathbf{r}\rangle} ，不確定性原理的一般形式 Δ x Δ p > h / 2 {\displaystyle\Deltax\Deltap>h/2\,} 對於光子而言沒有定義。

儘管現在有一些建立光子波函數的嘗試[72][73][74][75]，這些都沒有得到廣泛認可和應用。

現在被普遍接受的觀點是光子的二次量子化理論，即在量子電動力學中，光子是量子化的電磁場激發模式[76]:126ff。

玻色-愛因斯坦光子氣體模型[編輯] 參見：玻色氣體、玻色-愛因斯坦統計和自旋統計定理 1924年，薩特延德拉·納特·玻色在沒有藉助電磁理論的情形下推導出了普朗克的黑體輻射定律，他所用的方法是對相空間內粗粒計數（coarse-grainedcounting）的修正[77]。

愛因斯坦證明了這種修正等價於認為光子是嚴格的全同粒子，並暗示了一種「神秘的非定域的相互作用」[78][79]，這種相互作用在今天被理解為量子力學對稱態的要求。

此項工作引出了相干態的概念，並導致了雷射的發展。

愛因斯坦將玻色的結構體系推廣至物質粒子（玻色子），並預言它們在足夠低的溫度下會凝聚到能量最低的量子態上；1995年，人們在實驗中成功實現了玻色-愛因斯坦凝聚態[80]。

如果電磁場的線性疊加原理成立，光子必須服從玻色-愛因斯坦統計。

（整數自旋的粒子是玻色子，而1/2奇數倍自旋的粒子是費米子；自旋統計定理的結論是所有玻色子服從玻色-愛因斯坦分布，而所有費米子服從費米-狄拉克分布，或是說它們受到泡利不相容原理的制約，每一個量子態上最多只能有一個費米子。

）簡單說來，假使光子是費米子，則雷射不可能在任意輻照度下同時輻射出大量處在同一狀態的具有相同運動方向的相干光子，因此光子只能是玻色子[81]。

受激輻射和自發輻射[編輯] 主條目：受激輻射和雷射 受激輻射（是一個光子「克隆」其自身的過程）是由愛因斯坦在用速率方程的方法推導E=hν時預言的，這一工作引領了雷射的發展，也驅動了研究光的本性的一系列量子方法的產生，如半經典理論和量子電動力學 1916年，愛因斯坦發現普朗克的量子假說 E = h ν {\displaystyleE=h\nu\,} 能夠從一個速率方程中導出。

假設有一個處於熱平衡狀態的空腔，內部充滿了能夠被系統吸收或發射的電磁輻射。

熱平衡狀態要求系統中具有頻率 ν {\displaystyle\nu\,} 的光子的數密度 n ( ν ) {\displaystylen(\nu)\,} 為不隨時間變化的常數，這樣系統發射光子的速率一定等於吸收光子的速率[82]。

愛因斯坦假設一個系統從低能級 E j {\displaystyleE_{j}\,} 向高能級 E i {\displaystyleE_{i}\,} 躍遷時吸收頻率為 ν {\displaystyle\nu\,} 的光子的速率 R j i {\displaystyleR_{ji}\,} 與處於低能級 E j {\displaystyleE_{j}\,} 的分子數 N j {\displaystyleN_{j}\,} ，以及周圍具有此種頻率 ν {\displaystyle\nu\,} 的光子數密度成正比： R j i = N j B j i ρ ( ν ) {\displaystyleR_{ji}=N_{j}B_{ji}\rho(\nu)\!} 其中 B j i {\displaystyleB_{ji}\,} 是系統的吸收係數。

愛因斯坦還進一步假設從高能級 E i {\displaystyleE_{i}\,} 向低能級 E j {\displaystyleE_{j}\,} 躍遷時發射頻率為 ν {\displaystyle\nu\,} 的光子的反向速率 R i j {\displaystyleR_{ij}\,} 由兩項組成： R i j = N i A i j + N i B i j ρ ( ν ) {\displaystyleR_{ij}=N_{i}A_{ij}+N_{i}B_{ij}\rho(\nu)\!} 其中 A i j {\displaystyleA_{ij}\,} 是與系統自發輻射的係數，而 B i j {\displaystyleB_{ij}\,} 是受激輻射的係數。

愛因斯坦證明在系統處於熱平衡時，普朗克的量子假說 E = h ν {\displaystyleE=h\nu\,} 是這些假設成立的必然結果，並且這與系統的材料組成無關。

這一運動學模型相當簡單而頗含物理意義。

愛因斯坦還證明了系統的吸收係數 B j i {\displaystyleB_{ji}\,} 等於受激輻射的係數 B i j {\displaystyleB_{ij}\,} ；以及可能更值得注意的一個關係[26]:355-356： A i j = 8 π h ν 3 c 3 B i j {\displaystyleA_{ij}={\frac{8\pih\nu^{3}}{c^{3}}}B_{ij}} 愛因斯坦沒有嘗試給出係數的形式從而進一步完善這個理論的速率方程，但他指出 A i j {\displaystyleA_{ij}\,} 和 B i j {\displaystyleB_{ij}\,} 的形式應該能夠從「經修正能夠適用於量子假說的力學和電動力學」中推導出，這一預言已經分別在量子力學和量子電動力學中得到證實，計算這些係數的確需要藉助這兩者包含的第一性原理。

保羅·狄拉克在1926年用半經典近似的方法得到了 B i j {\displaystyleB_{ij}\,} 的形式[83]，其後在1927年通過第一性原理推導出了所有係數的形式[84][85]。

狄拉克的工作是量子電動力學的基石，這種電磁場的量子化又叫做二次量子化或量子場論[86][87][88]，這是相對於早期的量子力學所研究的在勢阱中運動的物質粒子的量子化（代表著「一次量子化」）而言的。

愛因斯坦曾為他這一理論的不完整性所困擾，因為方程並沒有給出自發輻射光子確定的運動方向，而今天我們知道自發輻射的光子不存在確定的運動方向，只存在某些特定的機率，這是量子力學的統計詮釋的結果。

最早去思考光微粒運動的概率本性的人是牛頓，他在處理雙折射問題，以及光在界面上部分反射部分折射的問題時做出假設：在光微粒中有某些未知的變量決定了光微粒將走哪條路徑[38]。

類似地，愛因斯坦也寄希望於能找到一個更完備的理論，從而能夠完全消除這種不確定性，他和量子力學由此開始分道揚鑣[52]。

具有諷刺意味的是，馬克斯·玻恩卻受到愛因斯坦試圖完善這一理論的啟發，建立了波函數的統計詮釋[89][90][註5]。

由全同玻色子組成的孤立系統，處於熱平衡時，分布在能級εi的粒子數為，Ni＝gi/（e^(α+βεi）-1）。

α為拉格朗日乘子、β＝1/（kT），由體系溫度，粒子密度和粒子質量決定。

εi為能級i的能量，gi為能級的簡併度。

光子與量子場論[編輯] 二次量子化[編輯] 主條目：量子場論 不同的「電磁波模式」可以被認為是彼此獨立的諧振子，一個光子對應著該種模式的對應能量的最小單位 E = h ν {\displaystyleE=h\nu\,} 1910年，彼得·德拜從一個相對簡單的假設推導出了普朗克的黑體輻射定律[92]。

他成功地將一個諧振腔內的電磁場分解成其傅立葉模式，並假設了每一種模式的能量都是 E = h ν {\displaystyleE=h\nu\,} 的整數倍，將這些模式求和就得到了黑體輻射定律。

不過，德拜的方法沒有能夠給出愛因斯坦於1909年得到的黑體輻射能量漲落公式的正確形式[48]。

1925年，馬克斯·玻恩、海森堡和帕斯庫爾·約當對德拜的概念做了關鍵性的重新闡述[93]。

在經典理論中就可以證明，電磁場的傅立葉模式，這個由其波矢k和偏振態標記的平面電磁波的一組完備集合，和無耦合的諧振子的一組集合等價。

在量子力學中，這組諧振子的能級可用 E = h ν {\displaystyleE=h\nu\,} 表示， ν {\displaystyle\nu\,} 是諧振子的頻率。

而下一個關鍵步驟就是證明電磁場的每一種傅立葉模式的能級都對應可用 E = n h ν {\displaystyleE=nh\nu\,} 表示的具有n個光子的一個態，每一個光子的能量是 E = h ν {\displaystyleE=h\nu\,} 。

這種方法給出了正確的能量漲落公式。

在量子場論中，一個可觀測事件的概率來源於對所有可能過程的概率振幅（一個複數）求和。

在這裡的費曼圖中，概率等于振幅之和的模的平方 狄拉克在此基礎上做了進一步推導[84][85]，他將一個電荷和電磁場的相互作用處理為引起光子能級躍遷的微擾，能級躍遷造成了光子數量的變化，但總體上系統滿足能量和動量守恆。

狄拉克成功地從第一性原理導出了愛因斯坦係數 A i j {\displaystyleA_{ij}\,} 和 B i j {\displaystyleB_{ij}\,} 的形式，並證明了光子的玻色-愛因斯坦統計是電磁場量子化的自然結果（玻色的推導過程正好相反，他在假設玻色-愛因斯坦統計成立的條件下導出了普朗克公式）。

在狄拉克的時代，人們還不知道包括光子之內的所有玻色子都服從玻色-愛因斯坦統計。

狄拉克的二階微擾理論會涉及到虛光子，虛光子可以認為是極短暫的電磁場的中間態，如靜電場或靜磁場中的相互作用就是由虛光子來傳遞。

在量子場論中，可觀測事件的概率振幅是由對所有可能的中間態求和得到的，包括那些沒有物理意義的態。

這樣虛光子並沒有如 E = p c {\displaystyleE=pc\,} 這樣公式的約束，而且可能會存在兩個以外的偏振態，在某些規範條件下光子可能會有三個甚至四個偏振態。

儘管虛光子不能被觀測到，它們對可觀測事件的概率的貢獻是可以測量到的。

當然，二階微擾以及更高階的微擾在數學上會使求和的結果無限大，對於這種不存在物理意義的結果解決的技巧是重整化。

其他種類的虛粒子也能夠對求和產生貢獻，例如在兩個光子的相互作用中的虛電子-正電子對[94]:355-357,385-401。

在現代物理的符號系統中，電磁場的量子態是用一個福克態（英語：FockState）來表示，這是每一種電磁場模式對應的量子態的張量積： | n k 0 ⟩ ⊗ | n k 1 ⟩ ⊗ ⋯ ⊗ | n k n ⟩ … {\displaystyle|n_{k_{0}}\rangle\otimes|n_{k_{1}}\rangle\otimes\dots\otimes|n_{k_{n}}\rangle\dots} 這裡 | n k i ⟩ {\displaystyle|n_{k_{i}}\rangle} 表示的量子態意為有 n k i {\displaystyle\,n_{k_{i}}} 個光子處於模式 k i {\displaystylek_{i}\,} 下。

在這種符號系統中，模式 k i {\displaystylek_{i}\,} 下產生一個新光子的過程被記做 | n k i ⟩ → | n k i + 1 ⟩ {\displaystyle|n_{k_{i}}\rangle\rightarrow|n_{k_{i}}+1\rangle} 。

這只是波恩、海森堡和約當的概念的一種數學表述，並沒有更多的物理內容。

光子：規範玻色子[編輯] 主條目：規範場論 電磁場可用規範場論來理解為要求時空中每一個位置都滿足對稱性要求的結果[95]。

對於電磁場，這種規範對稱性是複數的局域阿貝爾U(1)對稱性，複數代表著可以自由改變其相位，而不改變其實數部分，例如能量或拉格朗日量是複數的實部。

在對稱不破缺的前提下，阿貝爾規範場的量子必須是無質量的、不帶電荷的玻色子，因此理論預言光子為無質量無電荷並帶有整數自旋的粒子。

電磁相互作用的形式決定了光子的自旋一定為±1，即螺旋性一定為 ± ℏ {\displaystyle\pm\hbar\,} ，對應著光子經典概念中的左旋和右旋；而虛光子也可能會具有無物理意義的其他自旋態[95]。

物理學家一直在致力於檢查實驗結果和標準模型的預言相矛盾之處，特別是從實驗中計算光子所帶電荷和內秉質量的上限，任何一個值非零都是對標準模型致命的破壞。

然而，目前為止所有實驗都證明光子具有的電荷和內秉質量為零[96][97][98][99][100][101][102][103][104][105][106]，現今最為廣泛接受的上限值分別為5×10−52庫侖（3×10−33倍基本電荷）和1.1×10−52千克（6×10-17電子伏特）[107]。

在流行的標準模型中，光子是弱電相互作用的四個規範玻色子之一，其他三個是參與弱相互作用的W+,W−和Z0，它們都具有內秉質量，因此需要一種SU(2)規範對稱破缺的機制來解釋。

光子和W、Z玻色子的電弱理論是由格拉肖、薩拉姆和溫伯格完成的，三人因此項工作獲得1979年的諾貝爾物理學獎[108][109][110]。

而大統一理論的創立，是物理學家試圖將這四種規範玻色子和傳遞強相互作用的八種膠子規範玻色子聯繫起來的嘗試；然而大統一理論的一些關鍵性預言，例如質子的衰減，還沒有在實驗中得到證實[111]:746-752。

光子的結構[編輯] 參見：量子色動力學 所謂光子結構的測量，在量子色動力學中是指觀測光子場的量子漲落[112]，這種能量漲落用一個光子的結構方程來描述。

目前對光子結構的測量一般都依賴於對光子與電子，以及正負電子的對撞時的深度非線性散射的觀測[113]。

對系統質量的貢獻[編輯] 當一個系統輻射出一個光子，從相對系統靜止的參考系來看，能量相應地降低了一個光子對應的能量 E = h ν {\displaystyleE=h\nu\,} ，這造成系統質量降低了 E / c 2 {\displaystyleE/c^{2}\,} ；同樣地，系統吸收光子時質量也會增加相應的值。

這一概念被應用於狄拉克發起的理論——量子電動力學的關鍵性預言中。

在這理論裏，電子（或更普遍性的，輕子）的質量被修正，將虛光子的質量貢獻納入計算，應用到重整化技術[94]:329-334。

這種「輻射修正」在量子電動力學裏給出一些預言，例如，輕子的磁偶極矩[94]:347-348、蘭姆位移[94]:358-364、束縛輕子對的超精細結構（例如μ介子素或電子偶素）[94]:493ff。

既然光子對能量-動量張量有貢獻，根據廣義相對論它們也會產生引力場。

反過來，光子本身也會受到引力場的作用，在彎曲的時空中它們的路徑也會發生彎曲，在天體物理學中這被應用為引力透鏡。

在強引力場中運動時光子的頻率會發生引力紅移，這一點已經在龐德-雷布卡實驗（英語：Pound-Rebkaexperiment）中得到證實。

當然，這些效應並不僅限於光子，而對經典的電磁波同樣成立[114]:86ff,108ff。

技術應用[編輯] 參見：非線性光學 這裡討論的是光子在當今技術中的應用，而不是泛指可在傳統光學下應用的光學儀器（如透鏡）。

雷射的原理是上文討論的受激輻射。

對單個光子的探測可用多種方法，傳統的光電倍增管利用光電效應：當有光子到達金屬板激發出電子時，所形成的光電流將被放大引起雪崩放電[115]。

電荷耦合元件（CCD）應用半導體中類似的效應，入射的光子在一個微型電容器上激發出電子從而可被探測到。

其他探測器，如蓋革計數器利用光子能夠電離氣體分子的性質，從而在導體中形成可檢測的電流[116]:17-31,37-38,154。

普朗克的能量公式 E = h ν {\displaystyleE=h\nu} 經常在工程和化學中被用來計算存在光子吸收時的能量變化，以及能級躍遷時發射光的頻率。

例如，在螢光燈的發射光譜的設計中，會使用擁有不同電子能階的氣體分子，然後調整電子的能量並且用這些電子去碰撞氣體分子，這樣，可以得到想要的螢光[註6]。

在某些情形下，單獨一個光子無能力激發一個能級的躍遷，而需要有兩個光子同時激發。

這就提供了更高解析度的顯微技術，因為樣品只有在兩束不同顏色的光所照射的高度重疊的部分之內才會吸收能量，而這部分的體積要比單獨一束光照射到並引起激發的部分小很多，這種技術被應用於雙光子激發顯微鏡中。

而且，應用弱光照射能夠減小光照對樣品的影響[117]。

有時候兩個系統的能級躍遷會發生耦合，即一個系統吸收光子，而另一個系統從中「竊取」了這部分能量並釋放出不同頻率的光子。

這是螢光共振能量傳遞的基礎，被應用於分子生物學來研究蛋白質與蛋白質之間的相互作用.[118]:529ff。

近期研究[編輯] 主條目：量子光學 量子光學是物理光學中相對于波動光學的另一個分支。

未來超快的量子計算機的基本運算元素可能是光子[119]，而在這方面重點研究的對象是量子纏結態。

非線性光學是當前光學另一個活躍的領域[120]，它研究的課題包括光纖中的非線性散射效應、四波混頻、雙光子吸收、自相位調變（英語：Self-phasemodulation）、光學參數振盪器（英語：Opticalparametricoscillator）等。

不過這些課題中並不都要求假設光子的存在，在建模過程中原子經常被處理為一個非線性振子。

非線性效應中的自發參量下轉換經常被用來產生單光子態。

光子是光通信領域某些方面的關鍵因素，特別是在量子密碼學中[註7]。

2019年7月31日，大型強子對撞機的超環面儀器實驗團隊宣布找到光子與光子散射的確切證據，超過背景期望值8.2個標準差。

[122] 參見[編輯] 物理學主題 光 電磁波 光學 雷射 註釋[編輯] ^1.01.1條目中所提到的有關理論和實驗都表明光子的內秉質量精確為0。

而文章中有時候提到「相對論質量」的概念，是指光子的能量按 E = m c 2 {\displaystyleE=mc^{2}} 折算成質量的值。

在高能物理中，粒子的質量經常是用能量表示的，因此要注意兩者的不同。

對於波長為 λ {\displaystyle\lambda} 或能量為 E {\displaystyleE} 的光子而言，質量為 h / λ c {\displaystyleh/\lambdac} 或 E / c {\displaystyleE/c} ，但這種用法在科學文獻裏已不常見。

更多資訊，請查閱參考網頁Whatisthemassofaphoton?.[2014-06-06].（原始內容存檔於2014-05-31）.  ^假若光子的靜止質量不為0，則根據規範場論，從向量場的普羅卡拉格朗日量（英語：Procalagrangian），可以推導出電勢 ϕ ( x ) {\displaystyle\phi(x)} 的形式為 ϕ ( x ) = q e − μ r / r {\displaystyle\phi(x)=qe^{-\mur}/r} ； 其中， q {\displaystyleq} 是電荷， r {\displaystyler} 是離電荷的距離， μ = m γ c / ℏ {\displaystyle\mu=m_{\gamma}c/\hbar} 是光子的康普頓波長的倒數， m γ {\displaystylem_{\gamma}} 是光子的靜止質量。

[22]:600-601 ^假設輻照度超過大約1013W/cm2，則微擾理論開始失效，必需將微擾理論忽略的項目納入計算，有質能量（英語：ponderomotiveenergy）就是其中一種效應。

電子被釋出後，感受到電場的作用，因此開始振盪，經過週期平均後的震盪能量稱為電子的有質能量[43][44]:143-146。

相與比較，日光的輻照度只有0.1W/cm2。

^這些實驗的結果無法用任何經典光學理論解釋，因為這些結果涉及到了量子測量過程的抗相關性（anticorrelation）。

1974年，約翰·克勞澤首先完成了此類實驗[59]，他在結果中發現了違反經典的柯西-施瓦茨不等式的情況。

1977年，金貝爾（Kimble）等人證實了光子與光分束器作用時類似的抗聚束效應[60]，其後格蘭傑爾（Grangier）等人在1986年的光子抗相關實驗中簡化了金貝爾等人的實驗方法並消除了實驗誤差源[61]，J.索恩（J.J.Thorn）等人在2004年將此實驗進一步簡化[62]。

^特別而言，愛因斯坦曾經嘗試發展一個從未發表的「鬼場理論」，在這理論裏，類點光子的運動被遵守馬克士威方程式的鬼場所機率性導航。

波恩聲稱，從這理論裏得到啟發[91]。

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GND:4045922-6 LCCN:sh85101398 NDL:00566716 取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=光子&oldid=69115348」 分類：​規範玻色子基本粒子光學電磁學量子力學量子電動力學量子場論隱藏分類：​暫未分配CAS號的化學物質含有英語的條目引文格式1錯誤：日期CS1德語來源(de)CS1英語來源(en)含有過時參數的引用的頁面引文格式1維護：冗餘文本含有網址格式錯誤的引用的頁面自2017年6月帶有失效連結的條目使用ISBN魔術連結的頁面含有希臘語的條目包含BNF標識符的維基百科條目包含GND標識符的維基百科條目包含LCCN標識符的維基百科條目包含NDL標識符的維基百科條目 導覽選單 個人工具 沒有登入討論貢獻建立帳號登入 命名空間 條目討論 臺灣正體 不转换简体繁體大陆简体香港繁體澳門繁體大马简体新加坡简体臺灣正體 查看 閱讀編輯檢視歷史 更多 搜尋 導航 首頁分類索引特色內容新聞動態近期變更隨機條目資助維基百科 說明 說明維基社群方針與指引互助客棧知識問答字詞轉換IRC即時聊天聯絡我們關於維基百科 工具 連結至此的頁面相關變更上傳檔案特殊頁面靜態連結頁面資訊引用此頁面維基數據項目 列印/匯出 下載為PDF可列印版 其他專案 維基共享資源 其他語言 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