==== 光（Light） ====
**光（Light）**作为跨越光学工程与电子信息领域的核心载体，是能量传递与信息传输的关键媒介。从基础照明、高精度成像，到光纤通信、激光精密制造及前沿量子技术，光的应用已深植于现代科技命脉。从物理本质而言，**光是一种电磁辐射**，表现出显著的波粒二象性。在实际应用与理论研究中，其特性可通过三大核心模型进行诠释：**光线模型**解析宏观传播路径，**光波模型**揭示微观干涉与衍射规律，而**光子模型**则定义了其量子化的能量本质。本文将围绕这三大核心模型，系统解析光的特性及原理。\\
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^  图1：三大模型间的关系  ^

**光子模型**\\
光子模型聚焦光的粒子性，其基本能量单元称为**光子**。\\
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^  图2：光子  ^
（图像来源：https://www.robotlab.com/hs-fs/hubfs/Wavelet.gif）\\

光子无静止质量，携带能量与动量，其能量公式为$$E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}$$
式中：h为普朗克常数，ν为频率，c为光速，λ为波长。其能量与频率成正比，与波长成反比（见图3）。\\
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^  图3：电磁波谱  ^
（图像来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Spectrum#/media/File:EM_Spectrum_Properties_edit.svg）

在真空中，光速恒定为$3\times10^8 m/s$。该特性定义了光与物质的能量交换过程（如光电效应，见图4）。入射光子携带的能量撞击材料中的电子时，会把自身能量传递给电子。当能量足够克服原子束缚时，电子就会逸出形成光电子，这就是光电效应的核心过程。\\
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^  图4：光电效应  ^
（图像来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Photoelectric_effect#/media/File:Photoelectric_effect_in_a_solid_-_diagram.svg）\\

在弱光环境下（即单位时间内到达传感器的光子较少时），光子散粒噪声（见图5）对图像的影响较为显著。\\
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^  图5：光子散粒噪声  ^
（图像来源：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photon-noise.jpg）\\

**光波模型**\\
光波模型聚焦光的波动性，将光视为以横波形式传播的电磁波。光在传播中无需介质，表现为电场与磁场矢量的周期性交替变化。
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其核心波动特征表现为**干涉**（如双缝干涉条纹）、**衍射**（光绕过障碍物传播）、**偏振**（光的振动方向具有方向性）等现象，不仅揭示了波的相位叠加与绕射物理本质，更明确了频率与波长的关系：$$c=\lambda*\nu$$
式中：c为光速，$\lambda$为波长，$\nu$为频率。频率$\nu$与波长$\lambda$为倒数关系，体现了光在时域（频率）与空域（波长）之间的约束。\\

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^  双缝干涉   ^  单缝衍射  ^   圆偏振  ^

**光线模型**\\