EJU 2002 年第 1 回 物理 第 22 题

题目所说可逐个计数的光量子就是光子。单个光子的能量满足普朗克关系 $E=h\nu$，其中 $\nu$ 是频率，$h$ 是普朗克常数。频率越高，单个光子的能量越大。 用单位检验：$h$ 的单位是焦耳秒，频率单位是每秒，两者相乘得到焦耳，正是能量单位。这里的字母 $\nu$ 是希腊字母nu，不是通常表示速率的英文字母v。 若改用真空波长，由 $c=\lambda\nu$ 可写 $E=hc/\lambda$。所以 $h/\lambda$ 还缺少光速，不能直接当能量；它对应的是光子动量的表达式，而非能量。 本题问单个光量子，不是整束光的总能量。整束同频光包含 $N$ 个光子时，总能量为 $Nh\nu$。增加光子个数与提高单个光子频率，是改变总能量的两种不同方式，不能把光更亮直接理解成单个光子能量更大。

光子数可以是一、二等计数，单个光子的能量却还由频率连续取值；“能量以光子为单位交换”并不表示所有颜色的单光子都具有相同能量。