光

光

光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位，从激发态到达稳定态，电子就停止跃迁。否则电子会再次跃迁回之前的轨道，并且以波的形式释放能量。

光通常指的是人类眼睛可以见的电磁波（可见光），视知觉就是对于可见光的知觉。可见光只是电磁波谱上的某一段频谱，一般是定义为波长介于400纳米至700纳米（nm）之间的电磁波，也就是波长比紫外线长，比红外线短的电磁波。有些资料来源定义的可见光的波长范围也有不同，较窄的有介于420nm至680nm，较宽的有介于380nm至800nm。

而有些非可见光也可以被称为光，如紫外光、红外光、x光。

光既是一种高频的电磁波，又是一种由称为光子的基本粒子组成的粒子流。因此光同时具有粒子性与波动性，或者说光具有“波粒二象性”。

光速

传播速度在真空中为299792458≈3×10⁸m/s

根据狭义相对论，光速是宇宙中所有的物质运动、信息传播的速度上限，也是所有无质量粒子及对应的场波动在真空中运行的速度。这一速度独立于射源运动以及观测者所身处的惯性参考系。

电磁理论

1845年，迈克尔·法拉第发现当偏振光穿过施加了磁场的透明介质时，会发生偏振旋转。这后来被称为法拉第效应，它首次发现了光和电磁的关系。在1846年，他推测光可能是沿磁场线衍生的某种形式的扰动。次年，法拉第提出光是一种高频电磁振动，不需要介质也能衍生。

法拉第的研究启发了詹姆斯·麦克斯韦研究电磁辐射和光。麦克斯韦发现自生电磁波会以恒定速度传播，而且这个速度恰好等于光速。正是从这一点出发，麦克斯韦得出了光是一种电磁波的结论。20多年后，赫兹用实验证实了电磁波的存在，测得电磁波的传播速度的确与光速相同，同时电磁波也能够产生反射、折射、干涉、衍射、偏振等现象，从实验中证明了光是一种电磁波。

粒子理论的新生

波动理论几乎在所有光学和电磁学的现象中得到了验证，这是19世纪物理学的一个重大成果。但到19世纪末期，有一些实验现象要不是无法解释，就是违反当时理论，其中一个争议即为光电效应。实验数据的结果指出，放出的电子能量与光线的频率成正比，而非强度。更特别的是，当光线小于某一个最小频率后，无论再加大强度，都不会产生感应电流，这现象似乎是违反了波理论。许多年来，物理学家们尝试寻找答案都无功而返，直到1905年爱因斯坦让粒子理论重回历史舞台。由于太多的实验现象为波动理论佐证，使得爱因斯坦的想法，在当时的物理学界受到了巨大质疑。然而爱因斯坦对光电效应的解释最终得到了认同，并开启了波粒二象性和量子力学两扇大门。

特性

光是能量的一种传播方式。光源所以发出光，是因为束缚于光源原子里的电子的运动。有三种方式：热运动、跃迁辐射、受激辐射。前者为生活中最常见的，比如电灯和火焰；后者多应用于激光。

另外，光波本身就是从原子、分子内辐射出的高频电磁场，因此光波可以通过加速带电粒子产生。如同步辐射光、轫致辐射、切伦科夫辐射、自由电子激光等。波动光学与非线性光学将发光看做原子内部因吸收外界能量而导致其电偶极矩发生周期变化的结果。几何光学、波动光学、非线性光学与同步辐射光等理论完全可以用经典电动力学中电磁场理论的相关内容来解释。

光的应用

能源（清洁能源）、电子（电脑、电视、投影仪等）、通信（光纤）、医疗保健（伽马刀、B超仪、光波房、汗蒸房、X光机）等。

光学现象

一般常见的光学现象通常是由来自太阳或月球的光与大气、云、水、灰尘和其他粒子相互作用，在大气层中表现出的光学特性。其它现象可以是人为的光学效果或我们的眼睛产生的内眼学现象（幻影已经被排除）。

光是直线传播的。基于光线的光学，称为几何光学或线性光学（Beam Optics）。有许多现象肇因于光是粒子或波的本性。有些非常微妙，只有通过科学仪器的精密测量才能观察到。一个著名的观测是日食期间观察到星光的偏折，这证明了相对论理论预测的空间弯曲。

形成

根据 能量守恒定律，能量是不能随意制造或毁灭的，但是光子会在化学反应（例如 核聚变和核裂变等）中与释放的能量一起产生。

可见光

可见光谱只占有宽广的电磁波谱的一小部分。