爱因斯坦的光子论及其意义
作者：杨盛翔
来源：《科技风》2016年第16期
摘 要：爱因斯坦的光子论是站在粒子说的角度上提出的，他是粒子说的代表人物。本文介绍了爱因斯坦光子论的提出背景，并阐述了其主要内容和重要意义，以期为广大研究光子 理论的学者提供参考。
关键词：爱因斯坦；光子论；意义
一、爱因斯坦光子论的提出背景
在光学的发展史上，曾有过“微粒说”和“波动说”相争的局面，其中微粒说以牛顿和爱因斯坦为代表，波动说则以麦克斯韦和惠更斯.杨.菲涅耳为代表。微粒说认为光的本质是微粒，即现在所称的“光子”；波动说认为光是由一种叫“以太”的介质快速振动所产生的。
微粒说的出现早于波动说，最早由牛顿在十八世纪初期提出。他认为光是由发光体发出的微粒所构成的。牛顿通过实验，不仅发现光经过棱镜出现牛顿环、色散、衍射现象以及经过晶体变成双折射等现象，而且还发现具有直线传播的特点，并认为粒子从光源往外飞，通过均匀物质形成等直线运动。牛顿的微粒说可以完整地解释了光的反射定律，但是在解释光的折射定律时，却遇到了难题。微粒说只能解释一些特殊的折射现象，对于一般情况下的折射却无法解释。包括牛顿发现的牛顿环也无法得到合理的解释。与此同时，光的波动说对微粒说造成了冲击，由最初的以太波动理论发展到后来的电磁波动理论。然而不管是哪种光学理论，似乎都存在一些漏洞。
正当“微粒说”和“波动说”难分秋色之时，爱因斯坦在20世纪初基于普朗克的量子理论，发表了论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》，提出了光量子假说（也就是光子论），此理论完全没有考虑以太的存在，并合理有效地解释了光电效应的四大规律，具有划时代的意义。
二、爱因斯坦光子论的内容
20世纪初爱因斯坦在德国物理报刊上发表了论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》，此论文阐述了光量子假说。在论文的开头，爱因斯坦就认为电磁波理论虽然能解释某些光的现象，但是并不能解释全部现象，其理论仍存在诸多矛盾。爱因斯坦认为光不仅在发射和吸收中存在不连续的现象，而且在空间的传播过程中也不连续，这些不连续的能量子被他称作“光量子”。为了证明光量子假说，爱因斯坦采用统计学的方法进行了推导。常温条件下，当体积为V0的n个气体分子被限定在一定体积范围中，引起熵S的有限可逆变化如下：
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