簡介
光電效應光學理論的發展過程可用下圖表示：
微粒說：牛頓微粒說--愛因斯坦光子說
光子(光量子)-內部結構模型圖 ╱╲
光學理論“波、粒”說
╲╱
波動說：“以太”波動說-----電磁波動說
（惠更斯---揚---菲涅耳）（麥克斯韋---羅侖茲）
光的“波、粒”說能不能成立?下面對這一理論進行討論。光的“波、粒”說認為光是電磁波，具有“波、粒”二象性。其實質是:光既是電磁波、又是光（粒）子。因此要使光的“波、粒”說成立，光的電磁理論和光的微粒說必須同時成立，若二者之一不能成立，則光的“波、粒”說就不能成立。那么光的電磁理論和光的微粒說都能成立嗎?
對光的微粒簡介
光的微粒說歷史悠久，18世紀初牛頓提出光的微粒說，他認為光是發光體發射出的極小微粒。到了1905年，愛因斯坦推廣了1900年普郎克關於能量量子化的假說，提出了光量子（光子）的概念。他認為光能並不象電磁理論所想像的那樣分布在波陣面上，而是集中在被稱為光量子的微粒上，他用光子（微粒）說成功地解釋了光電效應現象。光的微粒性後又被康普頓效應等許多實驗所證明，光子的地位和存在已“基本”得到確立。因此可以得出，光的微粒說是成立的。
電磁理論
電磁理論模型麥克斯韋是在什麼情況下首先提出“光是電磁波”這一重要理論的？據文獻記載。麥克斯韋在得知推得電磁波的速度恰恰與光的速度相同後，非常興奮。並從光波聯想到電磁波，於是就“構想”﹑“推測”出光是電磁波。
可見“光是電磁波”這一重要論斷只是一種構想。在今天看來,只憑推得的電磁波的速度和光速相同就得出“光是電磁波”這樣重要的結論其理由未免太不充分了吧！構想必須得到實驗驗證和理論證明後才能成立，而“光是電磁波”這一論斷至今還沒有得到實驗驗證，赫茲1887年的實驗只能證明電磁波的存在，不能證明光是電磁波。如果光是電磁波，就應顯示出其電磁性質。功率強大的雷射就應具有很強的電場和磁場，事實上，雷射仍不能表現出電、磁性質，產生電磁現象。所以說，“光是電磁波”的論斷到目前還只能是一種構想，不能成為理論。以上說明光的電磁理論從提出之時就缺乏足夠的理論基礎和實驗依據。
赫茲的實驗能不能證明“光是電磁波”?
據文獻記載推得。赫茲1887年的實驗產生的電磁波的波長大於6mm,而可見光的最大波長為770納米（0.77μm），遠紅外線的最大波長為103μm——即1mm。由此可見，赫茲當年獲得的電磁波的波長遠大於遠紅外線的波長。和光（可見光）的波長相比差得太遠，根本無法相比。在電磁波譜中，只能排在短波位置，不能用來證明“光是電磁波”這一論斷。所以說“麥克斯韋的‘光是電磁波’的論斷被赫茲的實驗所證實”的結論是不切合實際的，也是不能成立的。
下面對光的電磁理論的核心部分——電磁波方程進行討論：光的電磁理論認為光是電磁波。波都可以用波方程來表示。如機械波可用波方程表示如下：y（z.t）＝Acos［（kz-ωt）＋α］；為了證明光是電磁波，電磁理論者設法建立一個能表示光的波方程，運用麥克斯韋方程組就推導出一組光的電磁波方程如下：E=Eocos［（kz-ωt）＋α］；Ey=Eyosin（kx-ωt）；Bz=Bzosin（kx-ωt）；應當指出的是，雖然從麥克斯韋方程組可以推導出光的電磁波方程，但方程的推導過程是否合理?方程本身能否成立?它表示的光電磁波是否存在？它能不能用來表示光?這些都是需要理論論證和實踐檢驗的，否則它就不能被確認而成為定論，也是不能套用的。決不能認為只要推導出這組波方程，它就能夠用來表示光。
光的電磁波方程的推導過程是否合理?
理論”與“實驗”對照應當指出，“光是電磁波”的論斷只是一種假設，這一論斷並沒有得到實驗驗證。況且平面光電波也是不存在的，就是當今理論界也承認這一現實，也就是說，光的電磁波方程已喪失成立的前提條件。這也說明光的電磁波方程的推導過程是不合理的，推導方法是不可行的,這樣推導出的波方程也是不能成立的。以上看出，光的電磁波方程是在“平面光電磁波”存在的假設前提條件下推導出的產物，反過來，光的電磁說者又把電磁波方程作為光的電磁理論的重要依據據，並用它來表示光波且這種光波為平面光電磁波。這表明光的電磁波方程和光電磁波分別是以對方存在為前提時才能成立的。這分明是二者之間相互作證，即自己給自己作證。從這一點看，光的電磁理論是典型的“自舉”型理論。“自舉”型理論是不能成立的。
光的電磁波方程能不能成立?它是否符合已有的物理學原理?
機械波方程和光的電磁波方程雖然表面上相似，但它們表示的波（量）有質的區別。機械波方程描述的是機械波中質點位移的變化，振幅A表示質點的最大位移。光的電磁波方程描述的是光波中電矢量和磁矢量的變化，E和B表示電矢量和磁矢量的最大值。從某種意義上說，A（位移）和E（B）是有區別的。如果借用熱學中廣延量和強度量的區分方法，A和E（B）應分別屬於兩種不同的量，A為廣延量，E（B）為強度量。由此看出，A和E(B)表示的意義的確不同，所以說波方程表示的意義是有質的區別的。
機械波方程表示的是介質質點的位移，質點位移可由大到小到0的變化。但不論位移如何變化，機械波所傳遞的總能量的大小都是不變的、相等的；而電磁波方程表示的是光波的電矢量，電矢量是強度量，它在一定意義上表示光波的電場能，即表示的是光波的能量。應當指出，不論是機械波、聲波還是光波，它們的表現形式雖各不相同，但他們都有一個共同之處，那就是所有波傳播的本質都是能量的傳遞。在波的傳播過程中，波所傳遞的總能量是不會變化的。從理論上講，一個體系或載體如果不和外界交換能量，在運動過程中體系或載體的強度量是不會隨時間變化而改變的。如果電矢量也和位移那樣可以由大到小到0的變化，那么，光電磁波的能量也將大小變化，有時為0。將會出現能量不守恆現象,這分明是違背能量守恆原理的。如果把光看作物質，將會出現物質不守恆現象，明顯違背物質守恆原理，違反物理學原理的任何理論都是不能成立的。
由此我們還可以悟出，象電矢量這樣的強度量在不進行能量轉移和轉換的條件下，是不能用波方程描述的。如果用波方程不能描述電矢量和磁矢量等強度量，那么，光的電磁波方程存在本身就是不合理的，用這樣的波方程不能表示光。所以說。光的電磁波方程是不能成立的。
光的電磁波方程能不能用來表示光?
光的電磁波方程和機械波方程從形式上看極其相似，機械波方程所表示的機械波可以在彈性介質中產生並傳播，那么光的電磁波方程所表示的光電磁波也應當在光的介質中產生並傳播。其實不然，兩者有著根本不同。機械波方程描述的是客觀實在的機械波，機械波的存在是理論界所公認的；而電磁波方程是由數學方法推導出來的，它描述的不過是數學意義上的電矢量E和磁矢量B的分布規律，它所表示的光電磁波是麥克斯韋“構想”和“推測”出來的，沒有得到實驗驗證。即使光的電磁波方程能夠用來表示光電磁波，但它表示的是一個無頭無尾的無限長的平面波。電磁理論認為這種波表示的是一種平面單色光。
事實上，自然界根本不存在平面單色光，即使是雷射也不是平面單色光。就連當今理論界也不承認平面單色光的存在，既然平面單色光在客觀現實中並不存在，所以光的電磁波方程便失去存在的意義,就不能用它來表示光。如果介質中確實存在著光電場和磁場的波動，電磁波方程才能成立，如果單憑推導出一個E和B的波方程，就得出介質中一定有光電磁波存在的結論那將是荒謬的。
光的電磁波方程表示的光電磁波能不能產生與傳播？
光子論再讓我們看看光的電磁波，麥克斯韋的光電磁波是在電磁“以太”中產生並傳播的。由於“以太”並不存在，即使愛因斯坦“允許”電磁場在真空中以波的形式傳播，麥克斯韋的光電磁波也已經失去產生的土壤—即失去振源，沒有振源波是不能產生的。光的電磁理論沒有給光電磁波的產生建立一個清晰的物理模型，不能說明是什麼原因產生了電、磁振動，又是在哪裡產生了振動，明顯的缺少振源也許就是麥克斯韋光的電磁理論的最大缺陷。其實麥克斯韋光電磁波的振源是根本不可能存在的。
因為機械波中質點的振動是靠勢能和動能的轉換實現的，而在光電磁波中，E和B是同步變化的，E和B之間沒有發生能量轉換。E和B在空間一點同時由小到大，再由大到小變化是不可能的，難道E和B在空間能夠自生自滅不成。所以說E和B同步變化的振源是不可能存在的，沒有振源光電磁波是不能產生的。
即使上面所說的電磁振動存在，它也是不能向周圍傳播的。這樣的波中電矢量E和磁矢量B是同步變化的，E和B之間沒有轉換，好象是結伴同行，在這裡E和B沒有理由向下一點移動，E和B也不會自行向下一點移動，E和B缺乏前進的原動力。事實上，E和B在空間一點形成後，只能在該點周圍一定範圍內產生影響，並不會自行移動使影響範圍變化，並不會象機械波那樣將能量由一個質點向下一質點轉移。所以說光的電磁波方程所描述的光波是不能在介質中傳播的。
認為E和B可以同步變化可能就是人們長期以來認為麥克斯韋的光電磁波能夠存在的錯誤思想產生的根源。再從能量的角度分析電磁波方程表示的光電磁波。在光電磁波的產生和傳播過程中，從波上一點看，每一點上E和B都存在從無到有、由小到大，再由大到小到0的變化。從能量角度看，空間一點的能量將會從無到有、從小到大，這一過程中該點的能量從何而來，接著該點的能量又從大到小、再從小到無，這時該點的能量又到哪裡去了？這分明是違背能量守恆原理的。
從整個波列看，在傳播過程中，E和B分別在各自的振動平面內由小到大，再由大到小再到0依次變化。這同樣出現能量不守恆現象。同一光波的能量為什麼處處不等？波每經過一個波峰或波谷後就形成一個波節（節點），波峰或波谷處，光波的能量最大，而在波節之處，光波的能量為0。這和機械波是截然不同的，機械波中能量是處處相等的，而電磁波方程表示的波中能量是處處不相等的，而且波節之處能量為0，這不是明顯的違背能量守恆原理嗎？這個能量為0的點將成為光的電磁理論難以逾越的最大障礙。
電磁理論的邊界條件光的電磁理論是在19世紀末才得以完全確立的。1896年羅侖茲發表了《電子論》，提出電偶極子振盪理論，電子論使光波有了發射源頭，使麥克斯韋的光的電磁理論得到補充和完善，從而使電磁理論成為光學的重要理論。當今光的電磁理論實際上是由麥克斯韋的電磁理論和羅侖茲的電子論拼湊而成的，但兩種理論所描述的光波是不一樣的，麥克斯韋的理論描述的波是缺少振源的無限長平面波，而羅侖茲的電偶極子振蕩產生的波是振幅不一的有限長波列，兩種理論不能通用，只能相互補充，並不能融合為一體。羅侖茲的電偶極子振源不能“嫁接”到麥克斯韋的無限長波之上。
光的電磁理論能否在光學實踐中套用?
實踐是檢驗一切真理的標準，光的電磁理論能否成立,要看它能不能在光學實踐中套用。實事證明，光的電磁理論不能解釋黑體輻射、線狀光譜、光電效應等重要的光學現象。極弱光（單個光子）的干涉﹑衍射實驗證明了光的干涉和衍射現象不是光與光相互作用產生的。徹底否定了（電磁）波動說光與光相互作用的干涉和衍射理論,光的波動學說關於光的干涉、衍射現象的解釋是不能成立的。電磁理論者還在沒有任何依據的情況下，自認為光在介質界面上發生反射、折射現象時，入射光中的光波列都是“一分為二”的。然而這樣的認識已被弱光的光電效應現象和自然光在反射、折射時表現出的偏振現象所否定。由此得出，電磁理論連光的反射、折射現象也不能給予合理解釋。所以說光的電磁理論是不能在光學實踐中套用的。
總之，光的電磁理論是麥克斯韋“構想”和“推測”出來的，從提出之時就缺乏充分的依據。該理論至今沒有得到實驗驗證，1887年赫茲實驗產生的電磁波的波長還大於6mm，頻率遠低於光的頻率，不能用來證明“光是電磁波”。光的電磁波方程是在特定假設條件並不存在的前提下推導出來的，只能是一個數學表達式，它因違反能量守恆原理是不能成立的。它所描述的光電磁波是客觀現實中並不存在的平面單色光波；是缺少振源和前進動力的波；是違反能量守恆原理的波。這樣的波中E和B沒有轉換，所以是不能產生的，更是不能傳播的。該理論對光的反射、折射現象、干涉和衍射現象、黑體輻射、線狀光譜、光電效應等客觀規律都不能給予合理解釋，因而是不能在光學實踐中運用的。所以說光的電磁理論是不能成立的，從而說明光不是電磁波。
本質介紹
光的本質究竟是什麼？
光的電磁理論那么，光的本質究竟是什麼？光學急需建立新的關於光的本質的理論。新的光學理論是什麼？答案已明顯地擺在人們面前，那就是光的微粒說。從光學理論的發展過程簡圖看出，光學理論的發展過程中，曾有過光的微粒說（牛頓微粒說和愛因斯坦的光子說）、波動說（以太波動說和電磁波動說）和“波、粒”說三種學說。
由以上討論知，光的波動說（以太波動說和電磁波動說）和“波、粒”說都是不能成立的。所以，光的微粒說便成了關於光的本質的唯一正確的光學理論。光的微粒說是在光學實踐中產生的，並得到黑體輻射、線狀光譜、光電效應等多種實驗的證實，所以，光的微粒說是應當成立的。不過這裡所說的微粒是光子，微粒說應稱光子說。嚴格地講，這裡所說的光子和當今所說的光子是不完全相同的，這裡所說的光子是實物粒子，具有質量，可常期存在。而當今所說的光子從表面上看雖然也是實物粒子，但它沒有質量，只能在運動過程中“瞬時”（那怕可存在幾億年）存在，理論家們沒有給光子一個棲身只地。
光的本質是光子，光子是實物粒子。光子和其他實物粒子一樣具有“波、粒”二象性。光由光子組成，光子具有“波、粒”二象性，那么由光子組成的光也應當具有“波、粒”二象性。這樣得出的“光的‘波、粒’二象性”學說較前面提到的“光的‘波、粒’二象性”學說要合理而自然得多。為了便於區別，我們把由光子得到的光的“波、粒”二象性學說稱為光的新“波、粒”說，也叫光子“波、粒”說，內容是：光是光子，具有“波、粒”二象性。把目前流行的光的“波、粒”說稱為光的舊“波、粒”說，也叫電磁“波、粒”說，內容是：光是電磁波，具有“波、粒”二象性。光的新“波、粒”說和舊“波、粒”說是有本質區別的，下面將兩種“波、粒”說進行比較便知。
一、粒子性（粒子）的比較
光子論2、光的舊“波、粒”說中的粒子也應是光子，但在對該學說的描述時從未出現過光是光子的提法。在首肯光是電磁波後，只是提到光的粒子性，而且在對光的粒子性的解釋時，認為粒子性是電磁輻射的不連續分布。在光的舊“波、粒”說中光子的粒子地位沒有得到明確的肯定。
二、波動性（波）的比較
1、光的新“波、粒”說中，波是物質波。光的波性是物質波屬性，物質波得到了電子、中子等實物粒子衍射實驗的驗證。
2、光的舊“波、粒”說中，波是電磁波，光的波性是電矢量和磁矢量振動表現出來的。電磁波是麥克斯韋“構想”“推斷”出來的，赫茲的實驗不能證明光是電磁波。電磁波方程表示的波因電場和磁場沒有轉化是不能產生的，也是不能傳播的。光的舊“波、粒”說中的波是不存在的。
通過以上討論可知，光的新“波、粒”說是合情合理的，能正確解釋光所表現出來的各種現象如：光的干涉、衍射現象，光電效應、康普頓效應。光的舊“波、粒”說中，光粒子的地位沒有得到應有的肯定，電磁波的存在沒有證據，光的波動性和粒子性這一對立的矛盾並沒有得到解決。所以說光的舊“波、粒”說和光的彈性“以太”波動理論、光的電磁理論一樣，也是不能成立的。在光學中唯一正確的理論就是光的新“波、粒”說，也就是光子“波、粒”說——光是光子，具有“波、粒”二象性。光究竟是什麼？我們有充分的理由回答：光的本質是光子，光子的運動產生了光，光束是一群光子流。
