射出一束光，关闭手电筒，光线一直传播，还是消失了？

综述

学过一些基础物理之后，我们知道了宇宙中运动速度最快的物体是光，也知道了我们在地球上能够看到的耀眼的星光，其实可能是那些星体在几万年以前发出的，经过了漫长时间的传播才来到地球的上空，同样的道理，我们在地球上挥着手电筒照向天空的时候，这些光也会进入到宇宙空间当中，去到我们不知道的地方，那么它们是如何传播的呢？

什么是光？

在了解光的传播之前，我们先来回忆一下光的定义。在没有接触物理学之前，普通人基本上不会注意到光的存在，尽管我们的生活场景里不断会出现这种物质，它看得见，但是摸不到，打开手电筒会出现，关闭手电筒会消失，要称呼它为一种物质总是觉得不那么恰当。

光到底是什么呢？这个问题其实由来已久，早在两千多年前，古人就开始了对它的观察和研究，关于光的特性所取得的第一个突破来自我们的先贤墨子，他所进行的小孔成像的实验非常简明地证明了光是沿直线传播的。

而西方人得到这个结论要比墨子晚了200多年。在那个科学实验思想落后的时代，虽然已经有了研究光的意识，但是研究范围只能局限于一些光学现象，并从中归纳得出一些浅显的规律，而关于光的本质问题在很长时间里都没有好的推进。

在实验科学落后的年代，光是什么，和人是什么、宇宙是什么这样的一样，充满了神秘色彩，哲学家们提出了各种各样的解释模型，来试图描绘物质构成的真相。罗马人卢克莱修第一个提出微粒说，认为光是由无数细小的颗粒组成的，他套用了德谟克利特的原子理论，认为光和大多数物质其实没有什么区别，在最基本的构成上都是微粒。

此后的几千年当中，这个问题和与之相关的争论一直都在持续着，但是因为缺乏实证手段，因此并没有取得实质性的进展，20世纪初，实验科学取得了飞速进步，各种仪器设备和研究手段层出不穷，物理学家在实验室中慢慢解开了光的真面目。

光实际上是光子流外显的结果，所谓的光子流其实就是电子在获得了特定的能量之后发生运动，并且这种运动是有特定的频率的，超过某个频率，电子就以光的形态运动，低于某个频率，则表现出其它的形态。

电子因为获得能量大小的不同而在不同的频段之间转换的活动被称为跃迁，比如我们的手电筒被打开的时候，就是电子受到外部能量的刺激，然后在短时间内形成特定频率的运动，并在这个过程中释放出高能量的光子，在肉眼的视觉成像中表现为高亮的光束，而我们在日常生活中看到的其它发光的物体其实本身是没有光的，它们之所以可以被我们看到，是因为反射了太阳的光子。

光的传播

所以说，光子就是真实存在的物质，虽然我们关上了开关，但是并不会因此消失，而是会继续在空间当中活动，虽然会因为能量的不同而发生变化，但不会像我们直观上看到的那样彻底消失。

那么光在传播的时候到底是什么样的呢？首先，墨子的小孔成像以及后来的诸多科学研究都已经验证了它最主要的一个特征，那就是沿着直线传播。回想一下我们的生活中，还从来没有见到过会拐弯的光线吧，太阳光线也是一样，也正因如此我们在晴天的时候，才能在地面上看到自己的影子，如果是弯弯曲曲的光线，那么透射出来的人像一定是有残缺的。

其次，光是以波的形式传播的，有人可能觉得奇怪了，不是刚才还说是沿直线传播的吗？怎么现在又说是以波的形式传播的呢？其实这是两个不同的概念，光沿直线传播说的是整个光子流的运动轨迹，而说它以波的形式传播说的是组成这个光子流的所有电子，它们在空间中传播的的时候是有着特定的频率，这种频率决定了它们的波长，波长又决定了它们的颜色。

下过雨之后，空气中漂浮的水珠像三棱镜一样把太阳光分解，不同波长的光子被发射到不同的位置，所以才有了我们看到的五颜六色的彩虹，天气好的时候总是能够看到令人心情愉悦的蓝天也是地球大气对太阳光中的蓝色光进行散射的结果。

结语

一束光看起来很简单，但是这只是肉眼告诉我们的结论，在更精密的仪器下面，它们还有着更加复杂的内部构成，对于人类而言，它在完成照明之后好像就失去了意义，但是这束光本身不会因此而消失，在遇到阻碍物之前，它会在空间中一直传播。