La etapa de comprensión humana de la luz.

La comprensión de la naturaleza de la luz por parte de la humanidad ha pasado por un proceso largo y tortuoso, que no sólo nos permitió adquirir mucho conocimiento, sino que también profundizó nuestra comprensión de la luz. el espíritu científico y los descubrimientos científicos. Estudiantes, por favor lean atentamente. Si aún no lo entiendes, puedes pasar por alto. ¿Qué piensas después de leerlo? Responda o envíe un correo electrónico a zhousp-fx@263.net para informarmelo.

Comprensión ligera de la esencia de la historia

——Extraído de "La formación y desarrollo de leyes y conceptos físicos importantes" editado por Qiao Jiping y Liu Jiamin.

Ha sido necesario mucho tiempo para que la gente comprenda la naturaleza de la luz. En el siglo XVII se formaron dos teorías opuestas: la teoría ondulatoria de la luz y la teoría de partículas. Sin embargo, durante mucho tiempo dominó la teoría de partículas y la teoría de ondas casi desapareció. A principios del siglo XIX, la teoría ondulatoria de la luz revivió y fue superada por una serie de descubrimientos y los esfuerzos de muchos científicos. A principios del siglo XX, Einstein propuso la teoría cuántica de la luz. Compton confirmó la naturaleza partícula de la luz y dio a la gente una nueva comprensión de la naturaleza de la luz. Hasta hoy, la gente no se había dado cuenta de que la luz tiene una dualidad onda-partícula. El proceso de comprensión de la naturaleza de la luz se puede resumir como: teoría ondulatoria de la luz → teoría de las partículas de la luz → teoría cuántica de la luz → teoría de las partículas de la luz → dualidad de la luz onda-partícula.

1. La formación de la teoría ondulatoria de la luz

En el siglo XVII se formaron dos teorías sobre la naturaleza de la luz. Históricamente, Descartes, Hooke, Huygens y otros defendieron la teoría ondulatoria de la luz.

1.Descartes explicó el proceso de propagación de la luz con la ayuda del éter.

En la primera mitad del siglo XVII, el físico francés Descartes (1596-1650) utilizó su hipótesis del "éter" para explicar la naturaleza de la luz. Usó la presión en el medio para explicar el proceso de propagación de la luz. Si un objeto brilla cuando se calienta, significa que las partículas del objeto se están moviendo, ejerciendo presión sobre las partículas de este medio. Este medio se llama éter y está lleno de él. Después de llegar a los ojos humanos, provoca los sentimientos de las personas. Comparó la visión humana de los objetos con la de una persona ciega que utiliza un bastón para percibir la existencia de los objetos. Imaginó que los colores de la luz se originan a partir de las diferentes velocidades de rotación de las partículas de éter. Cuando la rotación es rápida se produce la sensación de rojo, cuando la rotación es lenta se produce la sensación de amarillo, y el verde y el azul son los más lentos. . Su idea es enfatizar la influencia de los medios de comunicación, tomar como punto de partida la difusión de la "acción", especialmente la acción de contacto o la acción de corto alcance, y considerar la luz como presión o pulso.

2. Hooke señaló la fluctuación de la luz mediante la analogía de las ondas de luz y las ondas de agua.

En su libro "Microscopía" publicado en 1665, Hooke señaló claramente que la luz es una vibración. Tomó como ejemplo el fenómeno de que los diamantes brillan cuando se frotan, se golpean o se calientan en la oscuridad. Creía que parte del cuerpo luminoso estaba más o menos en movimiento y, como los diamantes son relativamente duros, debían vibrar brevemente. Al analizar la propagación de la luz, Hooke mencionó que la velocidad de la luz es limitada y creía que "en" este movimiento se propaga a la misma velocidad en todas direcciones, "por lo que cada vibración del cuerpo luminoso forma una superficie esférica que se propaga, por lo que Como las ondas formadas por una piedra arrojada al agua, los rayos de luz intersecan las superficies de las ondas en ángulo recto. Hooke también aplicó la idea de superficies de ondas al estudio del fenómeno de refracción de la luz y propuso que el color de la película. es causada por dos haces de luz de diferentes intensidades que pasan a través de dos interfaces. Los dos haces de luz se superponen después de la reflexión y la refracción. Aquí se incluyen el frente de onda y la interferencia

3. ondas y ondas sonoras El principio de Huygens, que desarrolló la teoría ondulatoria de la luz

El físico holandés Huygens (1629-1695) estudió la teoría ondulatoria de la luz en la década de 1970 y publicó su trabajo en 1690. En su famoso. En su trabajo "Sobre la luz", Huygens explicó que la luz es una especie de movimiento desde dos aspectos: la producción de luz y los efectos que provoca. Su investigación encontró que "la luz es muy alta en todas las direcciones". Cuando vemos un objeto luminoso, nunca es porque tenga alguna sustancia que se nos haya impartido, como una bala o una flecha que atraviesa el aire. "Se puede ver que Huygens llegó a la conclusión anterior a partir del hecho de que los haces de luz no interfieren entre sí cuando se cruzan durante la propagación. Comparó el modo de propagación de la luz con la propagación del sonido en el aire. Señaló claramente También demostró que la luz es un movimiento que se propaga de una parte del medio a otras partes según la velocidad finita de la luz. Creía que la luz es una onda esférica como las ondas sonoras y las ondas del agua. fenómenos ondulatorios y trató de resumir las leyes universales desde un nivel teórico. Propuso el famoso principio de Huygens.

Afirmó: “Cabe señalar que en la formación de estas ondas, cuando la luz se propaga a través de la materia, cada partícula de la materia no sólo transmite su movimiento a las partículas cercanas a la línea entre ella y el punto de luz, sino que también se transmite a todas las demás partículas que la tocan e impiden su movimiento, por lo que se debe formar una onda alrededor de la partícula, que es el centro de la onda." Utilizando este principio de las ondas secundarias, Huygens no sólo logró explicar las leyes de la reflexión y la refracción Huygens tampoco dio una descripción matemática estricta del proceso ondulatorio. No mencionó el concepto de longitud de onda y su envolvente de onda secundaria no consideró la distribución de intensidad causada por una superposición de fases de posicionamiento. Se trata sólo de una descripción cualitativa geométrica de la propagación de la luz, por lo que se mantiene todavía en el concepto de óptica geométrica. Como creía que las ondas de luz eran ondas longitudinales como las ondas sonoras, no podía explicar la polarización de la luz. Además, lo que Huygens llamó onda era en realidad sólo un pulso y no un tren de ondas, y el concepto de periodicidad del proceso ondulatorio no se sostenía. Por tanto, su teoría no puede explicar el origen del color, ni tampoco la interferencia, la difracción y otros fenómenos relacionados con la naturaleza de la luz. En resumen, la teoría ondulatoria de la luz establecida por Descartes, Hooke y Huygens en el siglo XVII era todavía muy inmadura.

2. La formación de la teoría de partículas de la luz

En el proceso de formación de la teoría ondulatoria de la luz, surgió otra teoría opuesta sobre la naturaleza de la luz: la teoría de partículas de La luz también se acumula gradualmente.

1. Newton propuso la teoría de las partículas ligeras al estudiar la dispersión de la luz. Newton concluyó a partir del fenómeno de la dispersión de la luz en los estudios ópticos que un haz de luz monocromático no se puede cambiar. Son, por así decirlo, "átomos" de luz, al igual que los átomos de materia. Las personas que apoyan la teoría de las partículas de la luz creen que la luz monocromática está compuesta de una sola partícula, mientras que la luz blanca es una mezcla de varias partículas de luz, y los prismas simplemente las clasifican de modo que varias partículas de luz tengan diferentes ángulos de desviación. Por tanto, Newton y sus seguidores consideraron la dispersión como una prueba de la teoría de partículas. En aquella época, la teoría de las ondas imperfectas tenía dificultades para explicar la dispersión de la luz.

2. Newton propuso la teoría de que la luz es un flujo de partículas basándose en las características de propagación lineal de la luz. En su libro "Óptica" publicado en 1704, Newton propuso la teoría de que la luz es un flujo de partículas basándose en las propiedades de propagación lineal de la luz. Creía que la propagación lineal de la luz se debía al movimiento lineal uniforme de estas partículas que salían de una fuente de luz debido a la inercia en el vacío o en una materia homogénea. Dijo: "¿Es la luz un objeto muy pequeño emitido por una sustancia luminosa?" Porque tal objeto puede atravesar un medio uniforme en línea recta sin doblarse hacia un área de sombra. "

3. En el proceso de explicar la ley de refracción, difracción e interferencia de la luz, Newton desarrolló y mejoró aún más la teoría de las partículas de la luz. Al analizar la ley de refracción, Newton se adhirió a la teoría de las partículas. y creía que la luz juega un papel importante en la óptica. La velocidad en medios densos es mayor que la velocidad en medios ópticamente dispersos (en realidad, esta es una visión errónea), pero no se pudo probar experimentalmente en ese momento cuando Newton explicó el fenómeno de la difracción. de luz, creía que cuando las partículas de luz pasan a través del borde de un obstáculo, debido al efecto gravitacional entre las dos, el haz de luz entra en el área de sombra geométrica. Esta explicación fue aceptada por la mayoría de la gente en ese momento. Fenómeno de la interferencia de la luz, creía que cuando la luz se proyecta sobre un objeto, puede causar partículas de éter en el objeto. Las vibraciones son como las ondas causadas por una piedra arrojada al agua. Incluso imaginó que podría ser la interferencia. fenómeno causado por esta onda que atraviesa la luz para explicar la interferencia de películas delgadas. El concepto de periodicidad Como se puede ver de lo anterior, las opiniones de Newton sobre la naturaleza de la luz se inclinan básicamente por la teoría de partículas, pero también incluyen algunas. Sin embargo, los partidarios y admiradores de Newton en ese momento eligieron a Newton como representante de la teoría de partículas.

En tercer lugar, en la lucha entre la teoría ondulatoria de la luz y la teoría de partículas, la teoría de partículas logró. una victoria inicial y ocupó una posición dominante.

Cuando se formaron por primera vez la teoría ondulatoria y la teoría de partículas, hubo intensos debates y luchas entre las dos visiones opuestas representadas por Huygens y otros. Y la teoría de partículas de la luz representada por Newton tenía cada uno sus propias opiniones. Todos explicaban algunos fenómenos ópticos, pero cada uno tenía ciertas limitaciones. Debido a las condiciones de la época, a veces era difícil juzgar claramente si eran correctos o incorrectos. Por ejemplo, según la teoría de partículas, la ley de refracción de la luz se puede derivar de la siguiente manera

sini/sinr=v2/v1

Donde I es el ángulo de incidencia, R es el ángulo de refracción, y N es el índice de refracción. v1 y v2 son la velocidad de la luz en el primer medio y el segundo medio respectivamente. Al entrar en medios ópticamente densos, V2 > V1, es decir, la velocidad de la luz en ópticamente hidrófobos. La velocidad de los medios es menor que la de los medios ópticamente densos.

Según la teoría ondulatoria, Huygens dedujo que Sini/sinr=v1/v2, luego v2 < v1

En aquella época, debido a la tecnología experimental, no había forma de medir con precisión la velocidad de la luz en el Por lo tanto, es imposible juzgar quién tiene razón y quién no entre los dos conceptos opuestos anteriores. En el debate entre las dos teorías, Newton tenía gran reputación y autoridad en ese momento. La teoría de las partículas de la luz también explicó con éxito las características de propagación lineal de la luz, la reflexión y la refracción de la luz. La teoría de las partículas no era incompatible con la teoría atómica. de la estructura material en ese momento. Por lo tanto, la mayoría de los físicos del siglo XVII suscribieron la teoría de las partículas de la luz, que persistió hasta finales del siglo XVIII, lo que dio lugar a que la teoría de las partículas dominara el debate sobre la naturaleza de la luz hasta el siglo XIX. base. Dejemos que la teoría ondulatoria de la luz casi desaparezca. Sólo unos pocos físicos defendieron y desarrollaron la teoría ondulatoria del "éter". Entre ellos se encontraba Euler (1707-1783) de Suiza. Bernoulli (1700-1782) y el ruso Lomonosov (1711-1765), etc. Aunque la teoría de partículas prevaleció en el debate sobre la naturaleza de la luz, la actitud académica rigurosa de Newton siempre le hizo creer que aunque había realizado muchos experimentos ópticos.

En cuarto lugar, el resurgimiento de la teoría de la fluctuación de la luz.

La teoría de las ondas de luz fue dominante en el siglo XVIII y logró pocos avances. A principios del siglo XIX, con los esfuerzos conjuntos de un gran número de físicos, la teoría de las ondas luminosas revivió y logró un gran éxito.

1. El trabajo de investigación pionero de Thomas Young

El joven erudito británico Thomas Young (1773-1829) dijo que aunque admiraba el nombre de Newton, no necesariamente pensaba que Newton lo fuera. Si siempre tiene razón, cometerá errores y, en ocasiones, su autoridad puede incluso obstaculizar el progreso de la ciencia. Es más, Newton propuso en su libro "Óptica" que se puede explorar más a fondo la naturaleza de la luz. Aunque el entorno circundante suprimió el trabajo de Thomas Young sobre la teoría ondulatoria, él persistió en explorarlo. Observó cuidadosamente el fenómeno que ocurre cuando dos conjuntos de ondas de agua se superponen: "La cresta de un conjunto de ondas de agua coincide con la cresta de otro conjunto de ondas de agua, lo que formará un conjunto de ondas de agua con una cresta más alta. Si el La cresta de un conjunto de ondas coincide con el valle de otro conjunto de ondas, Coincidente, entonces la cresta de la onda simplemente llena el valle de la onda. Por lo tanto, su famoso "principio de interferencia" también se llama "principio de superposición de ondas", e introdujo el. Concepto de "interferencia" en óptica por primera vez. El principio de interferencia que expresó es: "dos ondas". El efecto combinado de dos fuentes de luz diferentes en la misma dirección o muy juntas es la síntesis del movimiento de cada luz. "Debido a la síntesis del movimiento, la intensidad luminosa de los dos haces de luz se redistribuye en la superposición. Al mismo tiempo, señaló las condiciones para la aparición de fenómenos de interferencia. Realizó el famoso experimento de interferencia de la doble rendija. y otros experimentos de interferencia por primera vez, y concluyó: Para mostrar la interferencia de la luz, la luz de la misma fuente debe dividirse en dos haces y luego pasar a través de diferentes canales y superponerse, de modo que el fenómeno de interferencia pueda ser Yang midió con éxito la longitud de onda de la luz por primera vez. El descubrimiento no fue tomado en serio por la comunidad científica, sino que atrajo algunos ataques brutales. Se puede ver que la teoría de las partículas de luz era inquebrantable en ese momento. Años más tarde, el físico francés Fresnel estudió la luz de forma independiente. El trabajo de Thomas Young fue un trabajo pionero que demostró fundamentalmente la exactitud de la teoría ondulatoria y sentó las bases para el resurgimiento de la teoría ondulatoria. Una destacada investigación experimental e investigación teórica resucitó la teoría de la fluctuación de la luz. En la investigación óptica de Fresnel, observó por primera vez que el haz de luz emitido por una fuente de luz puntual se adelgazaba. Las franjas se producen cuando la luz pasa a través de un lado de una línea delgada y la bloquea antes. Fresnel creía que las franjas aparecían debido a la superposición de luz a ambos lados de la línea delgada. Muchos físicos de la época creían que este fenómeno no era el resultado de la superposición de ondas de luz, porque la teoría de partículas había propuesto desde hacía mucho tiempo. Una explicación para la difracción Fresnel descubrió el famoso principio de Huygens-Fresnel a partir de investigaciones teóricas: "Se puede considerar que la vibración de las ondas luminosas en cualquier punto se propaga simultáneamente. La suma de las vibraciones de los elementos luminosos en ese punto. Estas vibraciones surgen de la acción de todas las partes de la onda que no estaban bloqueadas en sus posiciones anteriores. "Utilizando este principio, se pueden utilizar métodos matemáticos rigurosos para calcular la distribución de las bandas de difracción y explicar el fenómeno de la propagación aproximadamente lineal y la interferencia de la luz en medios uniformes. Fresnel hizo muchos experimentos y propuso el concepto de "luz coherente". es decir, sólo la luz emitida desde un mismo punto de la misma fuente de luz es coherente. Diseñó y realizó los famosos experimentos del doble reflector y del doble prisma.

Se midió la longitud de onda de la luz y se demostró claramente que las fluctuaciones y los armónicos de la luz eran la causa de la difracción y la interferencia. Fresnel también explica los diferentes colores de las distintas longitudes de onda de la luz. En 2008, el artículo sobre difracción de Fresnel ganó el primer premio y una tesis honorífica en un concurso organizado por la Academia Francesa de Ciencias. Poisson derivó de la teoría de Fresnel de que debería haber un punto brillante en el centro de la sombra de un obstáculo circular opaco. Los experimentos de Arago lo confirmaron rápidamente. En 1808, Marius (1775-1812) descubrió accidentalmente el fenómeno de la polarización de la luz cuando se refleja en la interfaz de dos medios. Para explicar este fenómeno, Young señaló que las ondas de luz y la propagación de ondas en las cuerdas son similares. Se cree que las ondas luminosas son ondas transversales. Fresnel perfeccionó aún más esta idea y derivó la fórmula de Fresnel. De esta manera, gracias al destacado trabajo de Young y Fresnel, la teoría ondulatoria de la luz finalmente resucitó y mejoró y desarrolló enormemente, haciendo que la teoría ondulatoria de la luz ocupara una posición dominante en el debate sobre la naturaleza de la luz en el siglo XIX. , y la teoría de partículas que fue popular en los siglos XVII y XVIII tuvo que pasar a un segundo plano.

3. El desarrollo y limitaciones de la teoría ondulatoria de la luz.

La teoría ondulatoria de la luz, retomada por Thomas Young y Fresnel, se desarrolló rápidamente a mediados y segunda mitad del siglo XIX. 2008+0845 Faraday descubrió el fenómeno de que el plano de polarización de la luz gira en un fuerte campo magnético, revelando la conexión intrínseca entre la luz y los fenómenos electromagnéticos. 50010.000000001005 El físico alemán Weber (1804-1891) descubrió y determinó la unidad electromagnética y la unidad de carga electrostática. La relación es igual a la velocidad de propagación de la luz en el vacío, lo que explica aún más la conexión intrínseca entre la luz y el electromagnetismo. En 1948+0849, el físico francés Free Soul midió la velocidad de la luz, y en 1948+0862, Foucault utilizó el método del espejo giratorio para obtenerla.

Basándose en la velocidad en el aire, la teoría ondulatoria de la luz ha sido probada de forma completa y precisa mediante experimentos. La medición de la velocidad de la luz proporciona una fuerte evidencia a favor de la teoría electromagnética de la luz. El establecimiento de la teoría del campo electromagnético de Maxwell en 1864 llevó la teoría ondulatoria de la luz a la cima del éxito. Hasta ahora, la teoría ondulatoria de la luz parece muy satisfactoria, pero si se considera la onda como una onda mecánica elástica en el "éter", se le deben dar muchas propiedades adicionales e incluso contradictorias, como por ejemplo que la luz es una onda transversal. Entonces el "éter" debe tener una elasticidad de corte muy grande, y esta elasticidad sólo la poseen los sólidos, por lo que la teoría ondulatoria todavía enfrenta dificultades. Los descubrimientos experimentales posteriores también demostraron que la teoría ondulatoria de la luz tiene ciertas limitaciones.

5. Teoría cuántica de la luz

En 1900, Planck propuso la hipótesis cuántica. En 1905, Einstein publicó un famoso artículo sobre la teoría cuántica de la luz, titulado "Una visión iluminadora". la generación y transformación de la luz. Señaló que la teoría de las ondas luminosas, que utiliza funciones espaciales continuas para representar la energía, conducirá a resultados contradictorios con la experiencia cuando se aplique a la generación y transformación de la luz. Parece más fácil de entender si se utiliza la hipótesis cuántica de la luz para explicar fenómenos como la radiación del cuerpo negro, la fotoluminiscencia y los efectos fotoeléctricos. Desarrolló el concepto cuántico de energía propuesto por Planck, creyendo que la energía de la radiación electromagnética se puede dividir en pequeñas partes y pequeñas partes dando como resultado "partículas". Estas partículas de energía son cuantos de luz o, para abreviar, fotones. Su tamaño está representado por hv. (Constante de H-Planck, frecuencia V de la luz). Photoquanta se aplica a todos los problemas de generación y conversión de luz. En el espacio libre, un cuanto de luz es una "entidad" existente. Einstein utilizó el concepto de cuantos de luz para explicar con éxito un hecho experimental que no puede resolverse mediante la teoría física clásica: el efecto fotoeléctrico. Porque según la teoría ondulatoria de la luz, esto contradice los hechos experimentales del efecto fotoeléctrico. Primero, según la teoría ondulatoria de la luz, cuando se ilumina con luz, los electrones del metal absorberán la energía de la luz incidente. escapando así de la superficie del metal. La energía cinética inicial de escape debe estar determinada por la amplitud de la vibración de la luz, es decir, por la intensidad de la luz. Por lo tanto, la energía cinética inicial de los fotoelectrones debería aumentar con la intensidad de la luz incidente, lo que es inconsistente con los resultados experimentales del efecto fotoeléctrico. En segundo lugar, según la teoría ondulatoria, si la intensidad de la luz es suficiente para proporcionar la energía necesaria para que el metal libere fotoelectrones, entonces se producirá el efecto fotoeléctrico para la luz de varias frecuencias, pero el hecho experimental es que cada metal tiene un límite rojo. ν0. Para luz incidente con una frecuencia menor que ν0, no importa cuán fuerte sea la luz incidente, el efecto fotoeléctrico no puede ocurrir. En tercer lugar, según las ondas de luz, los electrones del metal deben acumular energía de la onda incidente hasta un cierto valor antes de poder liberarse. Obviamente, cuanto más débil sea la luz incidente, mayor será el tiempo de acumulación de energía.

Pero el hecho es que cuando un objeto es iluminado por luz, no importa cuán débil sea la luz, siempre que la frecuencia sea mayor que la frecuencia límite roja, los fotoelectrones se emitirán casi de inmediato.

Diez años después, el experimento de Millikan confirmó completamente la exactitud de las ecuaciones y la teoría del efecto fotoeléctrico de Einstein, estableciendo así la teoría cuántica de la luz.

6. Naturaleza partícula de la luz

En 1923, el físico estadounidense Compton descubrió en un experimento que la longitud de onda de los rayos Roentgen cambiaba después de ser dispersados ​​por átomos de luz. Este fenómeno también se observó más tarde cuando fueron dispersados ​​por átomos pesados, donde el efecto Compton era más complejo. Según la teoría electromagnética clásica, la luz es una onda electromagnética con una longitud de onda muy corta. La dispersión de la luz se puede explicar de esta manera: cuando las ondas electromagnéticas atraviesan un objeto, provocan vibraciones forzadas de las partículas cargadas en el objeto. Absorbe la energía de la luz incidente. Cada partícula cargada que vibra puede considerarse como un dipolo eléctrico vibrante que irradia a su alrededor y se convierte en luz dispersa. Según la teoría ondulatoria de la luz, la frecuencia de vibración forzada de las partículas cargadas debe ser igual a la frecuencia de la luz incidente, por lo que la frecuencia de la luz dispersada debe ser la misma que la frecuencia de la luz incidente. La teoría ondulatoria de la luz visible puede explicar la dispersión invariante en longitud de onda. Pero no puede explicar el efecto Compton. Compton explicó con éxito el efecto Compton utilizando el concepto de fotones. Supuso que la luz incidente consta de muchos fotones, que no solo tienen energía hv, sino que también tienen momento H ν/E. Este problema se transforma en un problema de colisión de partículas ordinarias, es decir, fotones con momento y energía chocan con originalmente estacionarios. electrones. El proceso de colisión sigue las leyes de conservación de la energía y del momento. Estos valores calculados concuerdan con los resultados experimentales y confirman que la luz tiene partículas.

7. Materialidad de la Luz

La luz debería ejercer presión sobre el objeto iluminado. Así lo propuso Kepler cuando explicó la forma de la cola de un cometa a principios del siglo XVII. En 1899, el físico ruso Lebedev (1866-1912) completó con éxito por primera vez el experimento de la presión de la luz, confirmando aún más la materialidad de la luz. Se demostró firmemente mediante experimentos de ligera presión.

8. Visiones modernas sobre la naturaleza de la luz

Gracias al esfuerzo de varias generaciones, hoy tenemos una comprensión más profunda y completa de la naturaleza de la luz. La luz es una sustancia que tiene propiedades de ondas y partículas. Ésta es la llamada dualidad onda-partícula. La luz está compuesta de fotones. Los fotones tienen las propiedades de las partículas clásicas en muchos aspectos, pero la probabilidad de que aparezcan se distribuye según las predicciones de la óptica ondulatoria. Como la constante de Planck es extremadamente pequeña, la energía y el impulso de los fotones de baja frecuencia son muy pequeños. En muchos casos, los fotones individuales apenas presentan efectos observables. Lo que normalmente se ve es el comportamiento estadístico de grandes cantidades de fotones. Sólo en algunas ocasiones especiales, especialmente cuando se trata del proceso de emisión y absorción de luz, se mostrará claramente la naturaleza partícula de un solo fotón. Cuanto más corta sea la longitud de onda, más obvia será la naturaleza partícula.