光由光子组成的理论。光的量子理论的初步思想是由M.普朗克于1900年提出来的。到1905年由A.爱因斯坦发展为完整的理论。

理论介绍

1900年，为了解释黑体辐射的能量分布，普朗克假设：与空腔中的辐射处于热平衡的赫兹振子的能量只能取0，,2，…等分立值。这里为振子的频率,为一常数，后来人们称之为普朗克常数。由于振子能量是分立的，所以它发射与吸收光只能是一份一份的，每一份光能为。根据普朗克的分析，常数取适当的值,即可得到与实验相符合的黑体辐射的能量分布。当代测定的值为6.6262×10焦耳·秒。

在普朗克假设中,振子辐射光能虽是一份一份的,但被发射的光能是连续分布于整个空间的。1905年爱因斯坦进一步假设频率为的光束是由称为光子的粒子组成。每一光子的能量为

。 (1)

光子以光速с 运动。根据相对论，光子的静止质量为零，它的运动质量为

(2)

光子的动量等于

(3)

式中Δ为光波长。这样,物体发光是发射一个个光子，吸收光也是吸收一个个光子。以上就是爱因斯坦的光的量子理论。

在量子理论中，可以求得光的能量密度,能流密度以及动量密度。设单位体积中有个光子,则光的能量密度、能流密度、动量密度分别为

， (4)

， (5)

。 (6)

在量子理论中，光子对物体表面的撞击造成光压。

爱因斯坦提出量子理论的最初目的是用以解释光电效应的，直到1916年R.A.密立根的实验才定量地证明了爱因斯坦的解释是正确的。1923年，A.H.康普顿观察了X射线与电子的碰撞，解释了散射光波长的改变,进一步证实了光子的能量与动量公式是正确的(见康普顿效应)。