03 光波 Waves

  在第2章里，光被認為是由基本粒子組成，並沿著明確的軌跡而運動，我稱之為「撞球」模型。在這一模型中，光束可看作是由一個個分布緊湊的能量束集合而成，這與光是波的觀點形成鮮明的對比。事實上，光的波動說與光的粒子說的發展可謂並駕齊驅，只不過與光的粒子說相比，光的波動學說要經過很多年的爭論和實驗之後，才被人們完全接受。

  無法解釋的現象？

  在陽光下觀察水面上漂浮的一小層薄油，你會在油層的邊緣發現彩色的輪廓。正是這一觀察激發了一個跨時代的想法——光是作為波運動的。牛頓是最早描述這種現象的人之一，但是這一現象對他的光粒子模型提出了挑戰。為解釋這一現象，牛頓勢必要對他的模型進行嚴重的扭曲。而在海峽對岸，牛頓在光學上的競爭對手、法國科學院院長、荷蘭人克里斯蒂安·惠更斯(Christian Huygens)則使用了光的波動模型來解釋這一現象。這一解釋被證明更加合適。因此，早在光學研究初期，波和粒子的概念就已經同時出現了。

  不僅是這一種現象，還有其他的現象也不能夠用光的粒子說來解釋。例如17世紀中期弗朗西斯科·格里馬爾迪(Francesco Grimaldi)的一些發現。他發現光線通過小孔(比如屏幕上的一個小孔)時會偏離直線。他注意到光線發散開來，且在光束的邊緣看到了彩色的條紋，這種現象對於像頭髮或者薄紗這種小物體尤為明顯。他總結說，當光照射在一個小或窄的物體上所形成的條紋說明了，當光經過這些物體邊緣的時候偏離了其原始路徑。如果光真的是由沿著直線運動的粒子組成，那麼這樣的固體物質肯定會投射出陰影，而不會導致光粒子偏離成奇怪的模式。

  此外，令牛頓和他同時代的人都感到困惑的一個問題是，當光通過某些物體，尤其是一些晶體，例如方解石(一種自然礦物)時，會發生古怪的折射，這個現象用光的粒子說根本解釋不清楚。圖15中的例子就很好地體現了這個現象。用燈泡照亮一張紙上的單詞「LIGHT」，且用兩塊方解石分別蓋住單詞的左右各一半。在圖15a的左半邊圖像中，單詞由一個錯位成了兩個，右半邊圖像中的單詞也變成了兩個，且錯位的方向相反。將圖中15a左半邊上方的圖像和右半邊下方的圖像結合起來，才是符合人們期望的、由紙反射的光經過晶體折射後看到的單詞。而圖15b似乎是由不同的折射率產生的。如圖15b、15c圖所示，通過在晶體上放置偏振器，可以分離由兩個不同方向偏振光形成的圖像。每個偏振光都有不同的折射率。這就是雙折射現象。

  圖15　展示雙折射現象的一個實驗。在入射光分別為非偏振光(a)、垂直偏振光(b)、水平偏振光時(c)，過一對方解石晶體觀察寫在紙上的單詞LIGHT

  所有的這些觀測結果都表明光還有一些性質沒有被解釋清楚。這些性質分別是干涉、衍射與偏振。我們將在本章對這些現象進行探索，繼續講述光的波動說。

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  波長和頻率

  波的特點是什麼？波是與介質有關的一種波動形式，例如池塘表面的水波，這些波是由水分子在水與空氣界面處的上下運動形成的。這種運動的最高點和最低點即為水波的波峰和波谷，而水波本身沿著池水表面運動，也就是說水波的運動方向與水分子的運動方向垂直。因此，它被稱為橫波。它的波速取決於水的深度等因素。

  圖16　水面上的圓形波：a.等高線，也稱為波前；b.在某特定時刻，波的高度與距中心位置距離間的關係圖；c.在水面某特定位置，波的高度和時間之間的關係圖

  如圖16a所示，一塊石頭被拋入水中，圓形的表面波從石頭入水處產生，並往外擴散，這是一種很常見的現象。相鄰波峰之間的距離稱為波長(見圖16b)。波峰到達岸邊的速率稱為波的頻率(見圖16c)。波長和頻率的乘積稱為波速。

  很多個世紀以來，人們一直有個疑問，光究竟是由哪種波組成的？一些人認為波的存在需要某種介質。由於光的速度很大，所以這個介質必須非常堅硬，但是這樣又會導致其他物體很難穿過它。比方說，我們之所以能夠看到遙遠的恆星，肯定是存在某種介質使得光得以在恆星和地球之間傳播。地球在圍繞太陽運轉的過程中必然會不斷地穿入並穿出這種介質。這種神秘的介質被稱為「以太」，直到19世紀末，它才不再被視為一個有用的概念而被拋棄。

  所以，光是什麼樣的波呢？這個問題最終由詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)在19世紀提供了答案。他指出這是一種新的實體的振動：電磁場。電磁場是作用在電荷和磁性材料上的力。例如，一塊帶有靜電的布會吸附灰塵顆粒，一塊磁鐵會被吸附到冰箱門上。在第二個例子中，當你手拿著磁鐵靠近冰箱門時，你的手就能感受到這種力：磁鐵會加速靠近冰箱門，除非你給磁鐵施加一個反向的作用力。

  在上面兩個例子中，都存在一種力將一個物體拉向另一個物體。在第一個例子中，布上的電荷產生電場，因而在離布一定距離之內的灰塵將受到源自該電場的力。同樣，冰箱門受到的作用力源自磁鐵產生的磁場。19世紀早期，麥可·法拉第(Michael Faraday)就已經證明了電場和磁場之間存在緊密的聯繫。麥克斯韋把電場和磁場合在一起，稱為電磁場。在波動模型中，光可以看做是電磁場的高頻振盪。基於這個觀點，移動的電荷可以產生光波。我將在第5章中討論這種方法以及其他產生光的方法。

  干涉

  如果將兩塊石頭扔到水裡相距較近的位置，那麼從這兩個位置就會產生兩組圓形波向外擴散並最終相遇。在波與波疊加的地方，波峰會變得更高。在水面上也有另外一些可以連接成線的地方，儘管兩個波都經過，卻沒有絲毫高低起伏。這些線的位置如圖17所示，一般都是沿著波前(波源發出的振動經相同時間所到達的各個波峰點組成的面，見圖17a中灰色的同心圓線，圓心則為波源位置)。

  圖17　a.水面上兩個圓形波相互干涉。灰色的線是等相位線。b.兩個波的波程相同，彼此之間發生相長干涉。c.兩個波的波程相差半個波長，彼此之間發生相消干涉

  這種現象被稱為干涉，它是由兩個波相遇時的振幅相加而產生的。如果兩個波的峰值重合，則波峰的振幅變為原來的兩倍。也就是說兩個同相位的波，會發生相長干涉，即波的振幅加倍，見圖17b。如果兩個波是反相位的，也就是說其中一個波的波峰和另外一個波的波谷相遇，則合成波的振幅為零，使得這兩個波彼此抵消，被稱為相消干涉，見圖17c。很顯然，這樣的現象不可能發生在粒子上，因為兩個粒子怎麼可能互相抵消呢？

  1803年，托馬斯·楊(Thomas Young)在一個著名實驗中觀察到了干涉現象，這一發現使得光的波動說成為解釋光本質的主要理論。楊的實驗簡單而精妙。他用一個蠟燭當光源，蠟燭後面放一塊屏幕，在屏幕上有兩個距離很近的小孔。光線透過這兩個小孔，投射在被放置在不遠處的第二塊屏幕上。如果只使用一個小孔(例如蓋住另一個小孔)，那麼在第二塊屏幕上就會出現一個小小的光斑。然而，在兩個小孔都開放的情況下，奇妙的現象發生了：第二塊屏幕上出現的並不是一個兩倍於之前亮度的光斑，而是在此基礎上出現了條紋。這些條紋是由亮度幾乎為零的直線組成，方向垂直於兩個小孔的中心連線。圖18是光線穿過兩個小孔之後產生干涉現象的橫截面圖。這種條紋稱為「楊氏條紋」，是光作為波運動的關鍵證據之一。

  圖18　托馬斯·楊的實驗。光透過一個小縫之後形成一個光滑的光強分布圖。光透過兩個小縫之後，形成一系列明暗條紋，這是典型的波動特徵

  我們之前提到牛頓做過的一個實驗，光在兩個靠得非常近的平面上反射時會產生彩色條紋。那麼如何利用干涉原理來解釋牛頓觀察到的彩色條紋呢？我們知道，產生干涉現象需要兩個波，其相對相位(兩個波峰值的相對位置)可以調整。在牛頓的實驗中，一束入射光被兩個平面反射，從而被分成了兩個波，就是在這兩個波之間發生了干涉。如果兩個反射面的距離等於光的波長，那麼兩個波的波峰相互重合，會形成一道亮條紋；如果兩個反射面的距離等於半個波長，那麼一個波的波峰和另一個波的波谷重合，從而發生相消干涉，產生「暗條紋」。因此，當你觀察明暗條紋時，你會發現明暗條紋之間的間隔小於一個波長。對于波長約為500納米的綠光，這一間隔甚至可以小於250納米——約為頭髮直徑的1/40。

  當然，對於不同的波長，明暗條紋會出現在不同的地方。由於白光是由各種波長不同的光組成的，所以如果入射到平面上的光是白光，那麼出現的條紋就會是彩色的。水面上油層邊緣出現的彩色輪廓就是由於光波的干涉產生的。

  干涉可以將微小的距離(與光的波長在同一個量級)轉化為非常明顯的光強度變化：最暗的地方光強度可以為零，而最亮的地方，其亮度可以達到單束光的強度的4倍。這種光強度的變化很容易被探測或觀察到。因此，如果要測量的位移尺度在光波長的量級，干涉是一個很好的測量方法。很多光學傳感器都是基於干涉效應的。

  全息技術

  干涉還可以用來製作真實的三維圖像，它可以從任意角度觀察圖像，從而可以通過不同側面展示成像對象。這種圖像被稱為全息圖，與3D電影中所謂的合成圖像不一樣。全息圖是通過記錄物體散射出的光的完整波形製作成的。我們平常拍攝的二維圖像只編碼了波的強度，而波的相位信息卻被丟失了。這是因為拍攝二維圖像所使用的傳感器只對波的強度做出響應，所以我們無法從這些圖像中提取出相位信息。然而，要想對物體的形狀進行編碼，就需要利用相位信息。

  干涉可以將相位信息編碼為強度信息，這樣光電探測器就可以記錄目標波完整的振幅和相位信息。原理如圖19所示。物體散射的光波與一束參考波發生干涉，其中參考波是由雷射產生的已知形狀的波。干涉圖案則由傳感器或者感光材料記錄下來。這就是丹尼斯·加伯(Denis Gabor)於20世紀中期發明的全息技術。

  圖19　全息圖是通過記錄一束參考波和物體的散射光波之間的干涉條紋而形成的

  與普通照片相比，觀看全息圖要複雜一些。首先，用一束參考波照亮全息圖，其中一些光從全息圖的編碼圖案中散射出來。這些散射光束有一個顯著特性，它們再現了從原始物體散射出來的光束，因此當你的眼睛接收到這些散射光時，看起來就好像原始物體在你面前被重建了。在全息圖周圍移動時可以看到物體的不同側面，因為這些從不同部分散射的光束編碼了不同的信息。

  全息圖也可以由電腦製作並壓印在金屬或其他材料上。材料表面的起伏模仿了參考波與物體散射波的干涉圖樣：凸起的部分代表了亮條紋，凹進去的部分代表了暗條紋。同理，想觀看這樣的全息圖也要用一個參考波照射，使得其材料上散射的光再現原物體發出的散射波前。這種全息圖還被用來作為安全裝置，包括在鈔票上的使用[例如20英鎊的紙鈔上就印有一條18世紀蘇格蘭經濟學家亞當·斯密(Adam Smith)的全息圖]，因為它太難製作了，要藉助很先進的工程技術才可以。

  再次探討成像極限

  光的波動說還解釋了為什麼我們無法用顯微鏡觀察極其微小的物體，正如阿貝(Abbe)所注意到的一樣。小到半個微米(一米的百分之一或可見光波長的一半)的微小物體可以用一般的光學顯微鏡觀察，而對於再小一些的物體，我們就需要用更加複雜的方法進行觀察，這是因為光的波動特性限制了光斑的最小尺寸。

  我之前提到過，兩束光相遇會發生干涉從而產生暗條紋，也就是強度為零的區域。這些條紋的間距取決於兩束光相交時的角度。如果角度很大，則條紋間距較小；反之，如果角度較小，則條紋間距較大。條紋的最小可能間距為一個波長；對於可見光而言，這個間距大約是一個微米。

  如果這個干涉條紋圖樣被記錄為全息圖，那麼當它再次被參考光束照亮時將會產生兩束光，其方向與用來記錄干涉條紋的光束方向一致。如果想用顯微鏡觀察到這種條紋圖，使用的透鏡必須將這兩束光都捕捉到才能形成干涉條紋，如果透鏡只能捕捉到其中一束光，那麼觀察到的圖像中就不會出現干涉條紋了。

  這是我在第2章中介紹的阿貝準則的物理基礎：成像系統的透鏡捕捉到的兩個光束之間的最大角度決定了所能觀察到的物體的最小尺寸。很容易看出，透鏡系統所能觀察到的物體的最小尺寸大約等於穿過透鏡的入射光的波長。因此傳統的光學顯微鏡能夠觀察到比人的頭髮尺寸小50倍的微小物體，但是比這再小的尺寸就無法觀察了。例如，光學顯微鏡可以用來觀察生物細胞，但不能用來觀察細胞核。

  超解析度成像

  光學科學家和工程師們想出了很多巧妙的方法來繞過傳統光學顯微鏡對觀察目標在尺寸上的限制，這樣他們就可以看到細胞內部，或者可以觀察到比光的波長小百倍以上的物體。這些儀器使用了新材料和新工藝，比如把納米級粒子附著到觀測目標上，或者將會發光的分子插入細胞中。當它們被一束短波長的光照射時，可以發出長波的光(它們發出螢光)。由於它們的尺寸比顯微透鏡的解析度小得多，根據阿貝公式，最終得到的圖像會是一個尺寸受限於顯微鏡光學的斑點。但是我們可以用攝像機長時間觀察附著在物體表面的納米顆粒發出的螢光，並且確定光斑強度最強的位置，從而精確定位圖像的中心點。這個技術被稱為「光激活定位顯微鏡」(photo-activated localization microscopy，縮寫為PALM)，由美國的埃里克·白茲格(Eric Betzig)發明。這個發明徹底改革了活細胞成像技術，使得人們可以在寬視野範圍內更快地採集信息並獲取更精確的深度解析度。

  在較大尺寸的螢光物體中測量微小結構的另一個方法是，先用一束光照射物體使其產生螢光，然後用第二束圓形光照射物體，使得光斑外圍的螢光消失，只有中心的螢光點保持不滅。通過這樣的方法，可以利用保留下來的尺寸很小的螢光點對物體進行精確定位，精確定位的方法跟我們之前描述的定位方法一樣。這種方法叫做「受激發射損耗顯微技術」(Stimulated Emission Depletion Microscopy，縮寫為STED)，是由德國的斯特凡·赫爾(Stefan Hell)發明的。在第5章我會對受激發射的過程進行詳細的描述。這些高解析度成像的新技術使得科學家們得以觀察細胞內部的結構，從而在生物學和醫學領域中產生了巨大的影響。這種影響的重要性已經獲得了認可——白茲格和赫爾獲得2014年的諾貝爾化學獎。

  阿貝準則反過來使用也是成立的：當光通過顯微透鏡照射在觀測樣本上時，聚焦形成的光斑直徑不可能小於一個波長。而且聚焦的緊密度，也就是光斑的大小，取決於透鏡和透鏡照射面之間的夾角範圍：角度範圍越大，光束聚焦得越緊密。

  干涉光束的角度的範圍和明暗條紋尺寸之間的關係是波的一個基本特性。19世紀初期法國科學家約瑟夫·傅立葉(Joseph Fourier)對這一觀點進行了量化，對光波的傳播進行了詳細的數學分析。傅立葉定理簡單來說就是：要想光線聚焦的光斑尺寸越小，那麼就得保證傳播到這個光斑的入射光角度範圍越廣。

  衍射

  這解釋了光的另外一個特徵，即光在傳播過程中會逐漸發散。這是因為根據定義，一束光的空間範圍是有限的，它必須由一道道沿著不止一個方向傳播的波組成。我們可以用雷射筆來驗證上述想法。雷射筆發射出的光束直徑大約是10微米(百萬分之一米)，當它照射在屏幕上時，直徑大約為1毫米(千分之一米)。如果雷射照射的距離更遠，例如照射到月球上去(大約40萬千米)，那麼光斑直徑會高達24千米。這種現象就是衍射。

  衍射在測定結構的形狀和對稱性方面有一些有趣的應用。例如，一束光照射在有小孔的屏幕上，當小孔的直徑和波長相近時，光線會通過小孔發生衍射，且其光束的擴散程度與孔徑的尺寸成反比。這些衍射光束在距離屏幕一段距離的地方會相互發生干涉，形成干涉條紋，也就是所謂的衍射圖案，它反映了小孔的大小及相對位置。例如，如果小孔按照規律進行排列，那麼經過該小孔產生的衍射圖案就會顯示出相應的規律性。使用衍射圖案對物體進行測量的優勢在於不需要非常昂貴或者複雜的透鏡系統，也不需要讓探測器非常靠近物體，只需要觀察因為衍射而自然擴大的圖案。

  現在，我們假設屏幕被一個透明的固體材料所替代，比如說晶體蛋白結構。「小孔」則被蛋白質分子中的原子所替代。這些原子非常小，並且通過分子中的鍵相互連接，這些鍵的長度約為十億分之一米(0.1納米)。如果波長接近於這個尺寸的光照射在這種結構上，光就會發生衍射，分子本身的實際結構就可以由衍射圖樣確定出來。這是X射線衍射的基礎。正如在第1章中提到的，它曾因探索DNA的結構而聞名，現在也是生物化學領域很常見的工具，常常被用來探尋新分子(例如可能有助於開發藥物的新分子)的結構。這一過程需要一束明亮的X射線源，以及將分子晶體化的方法。圖20是牛腸病毒晶體的衍射圖。

  圖20　使用現代同步輻射X射線源拍攝到的蛋白質晶體的射線衍射圖

  很明顯，如果你想遠距離傳輸光，那麼衍射可能會是一個問題。衍射會使得光束的能量分散開來，因此，隨著傳輸距離的增加，你需要的光學系統和傳感器要越來越大才能夠接收所有的能量。這對電信業來說非常重要，因為幾乎所有通過遠程通信傳輸的信息都被編碼在光束里。

  導波

  為使遠距離通信成為可能，就要對衍射進行管控，解決這一問題的方法就是使用波導，例如光纖。波導是一種經過精心設計使其截面具有特殊折射率的結構。例如，光纖內的折射率變化分布經過了特殊設計，使得直徑為幾百萬分之一米的「芯」比周圍「包層」的折射率更高。這樣，光就被局限在折射率較高的「芯」里，沿著光纖移動而不發生衍射，從而完成遠距離傳輸(例如通過海底光纜橫跨大西洋)，同時光束的大小保持不變。從通信到傳感器等廣泛光信息基礎設施，都是依靠這種控制光的方式來工作的。

  偏振

  光的波動模型的最後一個重要特徵是偏振特性。回想一下，在橫波中，波的振動方向與波傳播方向相垂直。但是，與波的傳播方向成直角的方向有兩個，也就是說，橫波有兩個可能的波動方向。

  以一根繩子上產生的波為例。如果你將繩子的一端上下快速移動，你會發現波是沿著繩子移動的。如果快速地左右移動繩子一端，也會發生類似的事情。不管是垂直於地面振動，還是水平於地面振動，這兩種振動方向都與繩子的方向垂直，也就是與波的移動方向垂直。這樣的波都被稱為「橫波」。

  光波就是一種橫波。水平偏振光有一個在水平面(相對於光具座[1])上振盪的電場。類似地，垂直偏振的光束在垂直平面上振盪——還有其他更加複雜的偏振形式，這裡就不贅述了。要解釋雙折射現象，我們可以先從晶體的結構入手。晶體由單位晶胞重複排列組合而成。作為構成晶體的最小几何單元，晶胞是由原子構成的特殊結構。這些晶胞本身可能是不對稱的，光沿著晶胞的長軸或短軸傳播時會發生不同的偏振，折射率也將隨之不同。因此，當光通過這種晶體的時候，光的傳播方向會發生不同程度的偏移。

  眾所周知，太陽眼鏡就是利用了光的偏振特性。一些太陽眼鏡使用塑料(例如塑料偏光薄片)做鏡片來充當偏振片。偏振片只允許某個特定偏振方向(例如垂直偏振)的光通過，垂直於該特定方向的偏振光(例如水平偏振)則被偏振片所吸收。塑料偏光薄片是由橄欖球形狀的分子組成的，這些分子在這種塑料聚合物中整齊排列並且像被「凍住」一樣一動不動。這些分子優先吸收沿著分子排列軸方向偏振的光。一般來說，由於由物體散射的陽光會隨機偏振(約為每個偏振方向的50%)，因此，過濾掉某一偏振方向的光就可以有效地將場景亮度降低一半。此外，太陽鏡還可以減少眩光，即從光亮的平面(例如汽車的引擎蓋或者風擋玻璃)反射的光線。這些平面傾向於反射偏振方向與該平面平行的光[這個現象被19世紀大衛·布魯斯特爵士(Sir David Brewster)發現，並以他的名字命名]。戴上我們上面所說的太陽鏡之後，這種反射光就因為其偏振方向被太陽鏡擋住，因此看馬路的時候視野會更加清晰。

  透明雙折射材料也可以在不吸收光的情況下改變光的偏振。這是因為光的傳播速度取決於相對於材料「方向」的光的偏振方向。一些材料，例如一般的玻璃，是沒有特定方向的：你可以任意旋轉它而不改變其對光束的影響。但如前文所述，雙折射材料中原子的排列有一個優先方向，即對稱軸的方向。沿著這個方向，原子對光的響應是不同的。也就是說，沿著對稱軸偏振的光的傳播速度比垂直於對稱軸偏振的光更慢。想像一下，光的偏振方向與對稱軸的夾角為45°時可以假設有一半的光沿著對稱軸方向偏振，另一半則垂直於對稱軸方向偏振。如果後者的速度減慢得足夠多，穿過材料之後透出來的光，將會沿-45°的方向偏振，相當於光的偏振方向被「旋轉」了90°。

  一些雙折射材料可以通過主動調整分子排列軸的方向來控制偏振狀態，例如對材料本身施加電壓。一個典型的例子就是液晶(Liquid Crystals，縮寫為LCs)，它由細長的分子組成，液晶中分子的方向可以通過施加電壓的方式來控制。此外，通過施加壓力或者應力，其他的一些材料也可以變成雙折射材料，這是因為外力使得材料內部的分子發生「轉動」或者讓原子的排列方向發生了改變。利用這個現象可以構造力學傳感器，它通過觀察光傳感器端輸出的光的偏振狀態來對力進行監測。

  在兩個偏振片之間放置一個雙折射液晶，就可以通過電對光的強度進行控制。施加電壓可以使分子重新定向，從而改變偏振光束在這一材料中的折射率。如果在液晶之後放置一個偏振片，那麼根據施加的電壓的高低可以控制通過偏振片光強的高低。將這樣的「單元」構成陣列，且每一個單元由獨立的電信號驅動，這樣就構成了一個顯示屏，每一個單元就是一個像素。這就是液晶顯示屏(Liquid Crystal Display，縮寫為LCD)的基礎，通常用於電腦顯示屏或者電視機。

  事實上，這種顯示屏還可以用來播放3D電影。在這樣的電影中，我們感知到的深度其實是一種錯覺，來自人類視覺的立體感。由於我們的兩隻眼睛間有幾個厘米的距離，所以兩隻眼睛觀看一個場景時感知的方位略有不同。這兩幅圖像在大腦中結合，讓我們感知到深度。

  這種錯覺可以通過3D眼鏡的偏振作用再現出來。兩幅圖片被同時投影在顯示器或屏幕上，每一幅都是特定偏振的光產生的，而且是從略微不同的角度進行拍攝的。3D眼鏡是由偏振方向不同的兩個偏振片組成，使得左眼可以看到其中一幅圖，右眼可以看到另外一幅。因為兩幅圖片發出的光都分別只與其中一個偏振片允許通過的方向一致，因此每隻眼睛只能看到一幅圖片，於是我們看到的場景就跟我們在自然界看到的景象一樣，即物體和人看起來都是三維的。

  光的波動模型的成功令人振奮，這讓我們得以了解光的一些重要特性，從而利用這些認識來構建新的技術。光的粒子說同樣令人驚嘆。然而，光本質的這兩種截然不同的學說都是必要的，這確實令人十分困惑。我現在就要轉向這個難題。

  [1]　一種多功能的通用光學儀器。