ライト

光、可視光線、または可視放射線は、人間の目で知覚できる電磁放射線です。^[1]可視光線は可視スペクトルにまたがり、通常は400〜700ナノメートル（nm）の範囲の波長を持ち、 750〜420テラヘルツの周波数に相当します。可視帯域は、赤外線（波長が長く周波数が低い）と紫外線（波長が短く周波数が高い）に隣接しており、これらを総称して光放射線と呼びます。^{[2] [3]}

物理学では、「光」という用語は、可視かどうかにかかわらず、あらゆる波長の電磁放射をより広く指す場合があります。^{[4] [5]}この意味では、ガンマ線、X線、マイクロ波、電波も光です。光の主な特性は、強度、伝播方向、周波数または波長スペクトル、偏光です。真空中の速度、299 792 458  m/sは、自然界の基本定数の1つです。^[6]すべての種類の電磁放射と同様に、可視光は、電磁場の量子を表す光子と呼ばれる質量のない素粒子によって伝播し、波としても粒子としても分析できます。光学として知られる光の研究は、現代物理学の重要な研究分野です。

地球上の自然光の主な光源は太陽です。歴史的に、人類にとってもう一つの重要な光源は火であり、古代のキャンプファイヤーから現代の灯油ランプまで、それは変わりませんでした。電灯と電力システムの発達により、電気照明は事実上火の光に取って代わりました。

一般的に、電磁放射線（EMR）は、波長によって、電波、マイクロ波、赤外線、光として知覚される可視スペクトル、紫外線、X線、ガンマ線に分類されます。「放射線」という呼称には、静電気、磁場、近接場は含まれません。

EMR の挙動は波長によって異なります。周波数が高いほど波長は短くなり、周波数が低いほど波長は長くなります。EMR が単一の原子や分子と相互作用する場合、その挙動は EMR が運ぶ量子あたりのエネルギー量によって異なります。

可視光領域の EMR は、分子内で電子励起を引き起こすことができるエネルギーの下限にある量子(光子と呼ばれる) で構成され、分子の結合または化学変化につながります。可視光スペクトルの下限では、EMR は人間には見えなくなります (赤外線)。これは、光子が人間の網膜の視覚分子網膜に永続的な分子変化 (構造変化) を引き起こすのに十分な個々のエネルギーを持たなくなるためです。この変化は視覚の感覚を引き起こします。

さまざまな種類の赤外線に敏感な動物は存在しますが、量子吸収によるものではありません。ヘビの赤外線感知は、一種の自然な熱画像化に依存しており、細胞内の小さな水の塊が赤外線放射によって温度を上げます。この範囲の電磁気は分子振動と加熱効果を引き起こし、これらの動物はそれを感知します。

可視光線の範囲を超えると、紫外線は人間には見えなくなります。これは主に、360 nm未満の角膜と 400 nm 未満の内部レンズによって吸収されるためです。さらに、人間の目の網膜にある桿体と錐体は、非常に短い (360 nm 未満) 紫外線の波長を検出できず、実際に紫外線によって損傷を受けます。レンズを必要としない目を持つ多くの動物 (昆虫やエビなど) は、量子光子吸収メカニズムによって、人間が可視光線を検出するのとほぼ同じ化学的方法で紫外線を検出できます。

^{様々な情報源が可視光を420～680nm [7] [8]}と狭く定義し、 380～800nm[ ⁹ ] と広く定義しています。^[10]理想的な実験室環境では、人間は少なくとも1,050nmまでの赤外線を見ることができます。 ^[11]子供や若者は、約310～313nmまでの紫外線の波長を知覚することができます。^{[12] [13] [14]}

植物の成長は光の色スペクトルによっても影響を受け、このプロセスは光形態形成として知られています。

真空中の光の速度は正確に次のように定義される。299 792 458  m/s (約 186,282 マイル/秒)。SI 単位系における光速の固定値は、メートルが光速で定義されていることに起因しています。真空中において、あらゆる形態の電磁放射は、まさにこれと同じ速度で移動します。

歴史を通じて、さまざまな物理学者が光の速度の測定を試みてきました。ガリレオは17世紀に光の速度の測定を試みました。光の速度を測定するための初期の実験は、1676年にデンマークの物理学者オーレ・レーマーによって行われました。レーマーは望遠鏡を使用して、木星とその衛星の1つであるイオの動きを観察しました。イオの公転周期の不一致に気づき、光が地球の軌道の直径を横切るのに約22分かかると計算しました。^[15]しかし、その大きさは当時はわかっていませんでした。もしレーマーが地球の軌道の直径を知っていたら、彼は速度を100万分の1と計算したでしょう。227,000,000メートル/ 秒。

光速のより正確な測定は、1849年にヨーロッパでイポリット・フィゾーによって行われた。 ^[16]フィゾーは数キロメートル離れた鏡に光線を向けた。光線が光源から鏡まで移動し、再び元の位置に戻るまで、光線の経路に回転する歯車を置いた。フィゾーは、ある回転速度で光線が歯車の隙間を通り抜け、戻ってくるときに次の隙間を通過することを発見した。鏡までの距離、歯車の歯の数、回転速度がわかっていたので、フィゾーは光の速度を次のように計算することができた。313,000,000メートル/ 秒。

レオン・フーコーは回転鏡を使って次の値を得る実験を行った。1862年に2億9800万 m/s ^{[16]を記録した。}アルバート・A・マイケルソンは1877年から1931年に亡くなるまで光速に関する実験を行った。彼は1926年に改良された回転鏡を使って光がカリフォルニアのウィルソン山からサンアントニオ山まで往復するのにかかる時間を測定することでフーコーの方法を改良した。正確な測定により光速は299 796 000  m/s . ^[17]

通常の物質を含むさまざまな透明物質中の光の有効速度は、真空中よりも遅くなります。たとえば、水中での光速度は、真空中の光の速度の約 3/4 です。

2つの独立した物理学者のチームが、光をルビジウム元素のボース・アインシュタイン凝縮体に通すことで「完全な停止」状態にしたとされている。1つのチームはマサチューセッツ州ケンブリッジのハーバード大学とローランド科学研究所に所属し、もう1つのチームは同じくケンブリッジのハーバード・スミソニアン天体物理学センターに所属していた。^[18]しかし、これらの実験で光が「停止」するという一般的な説明は、光が原子の励起状態で保存され、その後任意の時点で2回目のレーザーパルスによって刺激されて再放射されることだけを指している。光が「停止」している間、光は光ではなくなった。

光と光と物質の相互作用の研究は光学と呼ばれます。虹やオーロラなどの光学現象の観察と研究は、光の性質に関する多くの手がかりを与えてくれます。

透明な物体は光を透過または通過させます。逆に、不透明な物体は光を透過させず、受け取った光を反射または吸収します。ほとんどの物体は光を鏡面反射または透過せず、ある程度は入射光を散乱させます。これを光沢と呼びます。表面散乱は反射面の表面粗さによって引き起こされ、内部散乱は物体内部の粒子と媒体の屈折率の差によって引き起こされます。透明な物体と同様に、半透明の物体は光を透過させますが、半透明の物体は内部散乱によって特定の波長の光を散乱させます。^[19]

屈折とは、ある透明な物質と別の透明な物質の間の表面を通過するときに光線が曲がることです。これはスネルの法則によって説明されます。

${\displaystyle n_{1}\sin \theta _{1}=n_{2}\sin \theta _{2}\ .}$

ここで、θ ₁は光線と最初の媒体の表面法線との間の角度、θ ₂は光線と 2 番目の媒体の表面法線との間の角度、n ₁および n _{2 は}屈折率で、真空ではn = 1 、透明物質ではn > 1です。

光線が真空と他の媒体の境界、または 2 つの異なる媒体の境界を横切ると、光の波長は変化しますが、周波数は一定のままです。光線が境界に対して直交(または法線) していない場合、波長の変化によって光線の方向が変わります。この方向の変化は屈折として知られています。

レンズの屈折特性は、光を制御して画像の見かけの大きさを変えるためによく使用されます。拡大鏡、眼鏡、コンタクトレンズ、顕微鏡、屈折望遠鏡はすべて、この操作の例です。

光源は数多くある。ある温度の物体は、黒体放射の特徴的なスペクトルを放射する。単純な熱源は太陽光で、これは太陽の彩層が約 6,000  K (5,730  °C、10,340  °F ) で放射する放射である。太陽放射は、波長単位でプロットすると電磁スペクトルの可視領域でピークに達し、 ^[20]地上に到達する放射の約 44% が可視である。^[21]もう 1 つの例は白熱電球で、そのエネルギーの約 10% のみが可視光として放射され、残りは赤外線として放射される。歴史上一般的な熱光源は炎の中の輝く固体粒子であるが、これもまた放射の大部分を赤外線で放射し、可視スペクトルではほんの一部しか放射しない。

黒体スペクトルのピークは、人間のように比較的冷たい物体の場合、深赤外線の約 10マイクロメートルの波長にあります。温度が上昇すると、ピークはより短い波長にシフトし、最初は赤い輝きを放ち、次に白い輝きを放ち、最後にピークがスペクトルの可視部分から紫外線に移るにつれて青白色になります。これらの色は、金属が「赤熱」または「白熱」に加熱されたときに見られます。青白色の熱放射は、星以外ではあまり見られません (ガスの炎や溶接トーチでよく見られる純粋な青色は、実際には分子放射によるもので、特に 425 nm 付近の波長帯を放射する CH ラジカルによるもので、星や純粋な熱放射では見られません)。

原子は、固有のエネルギーで光を放出および吸収します。これにより、各原子のスペクトルに「輝線」が生成されます。発光は、発光ダイオード、ガス放電ランプ (ネオンランプやネオンサイン、水銀灯など)、炎 (高温ガス自体からの光。たとえば、ガス炎内のナトリウムは、固有の黄色の光を発します) のように、自発的に発生することがあります。また、レーザーやマイクロ波メーザーのように、誘導的に発生することもあります。

電子などの自由荷電粒子の減速により、可視光線が発生します。サイクロトロン放射、シンクロトロン放射、制動放射はすべてこの例です。媒体内の光速よりも速く移動する粒子は、可視チェレンコフ放射を発生させます。特定の化学物質は、化学発光によって可視光線を生成します。生物では、このプロセスは生物発光と呼ばれます。たとえば、ホタルはこの方法で発光し、水中を移動するボートはプランクトンをかき乱して光る航跡を生成します。

特定の物質は、よりエネルギーの高い放射線で照らされると発光します。このプロセスは蛍光と呼ばれます。一部の物質は、よりエネルギーの高い放射線で励起された後、ゆっくりと発光します。これはリン光と呼ばれます。リン光性物質は、亜原子粒子を照射することによっても励起されます。カソードルミネセンスはその一例です。このメカニズムは、ブラウン管テレビやコンピューターモニターで使用されています。

光を生成する他のメカニズムには次のようなものがあります。

• エレクトロルミネセンス
• シンチレーション
• ソノルミネセンス
• 摩擦発光

光の概念に非常に高エネルギーの光子 (ガンマ線) を含める場合、追加の生成メカニズムには次のものが含まれます。

• 粒子-反粒子消滅
• 放射性崩壊

光は、2 つの主要な単位セットで測定されます。放射測定は、すべての波長における光パワーの測定で構成され、測光測定は、人間の明るさ知覚の標準化モデルに基づいて波長に重み付けされた光を測定します。測光測定は、たとえば、人間が使用する照明を定量化する場合に役立ちます。

測光単位は、人間の目が光にどう反応するかを考慮している点で、ほとんどの物理単位システムとは異なります。人間の目の錐体細胞には 3 つのタイプがあり、可視スペクトル全体にわたってそれぞれ異なる反応を示し、累積的な反応は波長約 555 nm でピークに達します。したがって、同じ強度 (W/m ² ) の可視光を発する 2 つの光源が、必ずしも同じ明るさに見えるとは限りません。測光単位はこの点を考慮して設計されているため、生の強度よりも光がどれだけ「明るい」ように見えるかをより適切に表します。測光単位は、発光効率と呼ばれる量によって生の電力に関連し、屋内および屋外のさまざまな環境でのさまざまな作業に十分な照明を最適に実現する方法を決定するなどの目的で使用されます。光電セルセンサーによって測定される照明は、必ずしも人間の目で知覚されるものと一致するわけではなく、高価なフィルターがない場合、光電セルおよび電荷結合素子(CCD) は、赤外線、紫外線、またはその両方に反応する傾向があります。

光は、その進路にある物体に物理的な圧力をかけます。この現象はマクスウェル方程式によって推測できますが、光の粒子性によってより簡単に説明できます。つまり、光子が衝突して運動量を伝達します。光圧は、光線のパワーを光速cで割った値に等しくなります。 c の大きさのため、日常の物体に対する光圧の影響はごくわずかです。たとえば、1 ミリワットのレーザーポインターは、照射されている物体に約 3.3ピコニュートンの力をかけます。したがって、レーザーポインターで米国の1 セント硬貨を持ち上げることはできますが、そのためには約 300 億個の 1 ミリワットのレーザーポインターが必要になります。^[22]ただし、ナノ電気機械システム(NEMS)などのナノメートル規模のアプリケーションでは、光圧の影響がより重要であり、光圧を利用して NEMS メカニズムを駆動し、集積回路内のナノメートル規模の物理スイッチを切り替えることが研究が盛んに行われている分野です。^[23]より大きなスケールでは、光圧によって小惑星の回転速度が上昇し、^[24]風車の羽根のように小惑星の不規則な形状に作用します。宇宙で宇宙船を加速させる太陽帆を作る可能性も研究されています。^{[25] [26]}   

クルックス放射計の動きはもともと光圧によるものと考えられていたが、この解釈は誤りである。クルックスの特徴的な回転は部分的な真空の結果である。^{[27]これを}ニコルズ放射計と混同してはならない。ニコルズ放射計では、トルクによって引き起こされる（わずかな）動き（摩擦に抗して完全に回転するには不十分であるが）が光圧によって直接引き起こされる。^[28] 光圧の結果として、アインシュタインは1909年に物質の動きに反対する「放射摩擦」の存在を予測した。^[29]彼は次のように書いている。「放射はプレートの両側に圧力をかける。プレートが静止している場合、両側にかける圧力の力は等しい。しかし、プレートが動いている場合、動きの途中で前方にある表面（前面）で反射される放射は、背面よりも多くなる。前面に働く圧力の逆方向の力は、背面に働く圧力の力よりも大きい。したがって、2つの力の結果として、プレートの動きに対抗し、プレートの速度とともに増加する力が残る。この結果を「放射摩擦」と簡単に呼ぶことにする。」

通常、光の運動量は光の運動方向と一致する。しかし、例えばエバネッセント波では、運動量は伝播方向に対して横方向となる。^[30]

紀元前5世紀、エンペドクレスは万物は火、空気、土、水の4つの元素でできていると仮定した。彼は、女神アフロディーテが4つの元素から人間の目を創造し、その目に火を灯して目から光が出て視覚を可能にしたと信じていた。これが真実なら、人は昼間と同じように夜も見えるはずなので、エンペドクレスは目から発せられる光線と太陽などの光源からの光線の間に相互作用があると仮定した。^[31]

紀元前300年頃、ユークリッドは光の性質を研究した『光学』を著した。ユークリッドは光が直線的に進むと仮定し、反射の法則を記述して数学的に研究した。彼は視力が目から発せられる光線の結果であるということには疑問を呈し、目を閉じて夜に目を開けるとすぐに星が見える理由を尋ねた。目から発せられる光線が無限に速く進むのであれば、これは問題ではない。^[32]

紀元前55年、古代ギリシャの原子論者の考えを引き継いだローマ人ルクレティウスは、「太陽の光と熱は微小な原子から成り、原子が押し出されると、その方向に空気の隙間を瞬時に横切る」と記している（『宇宙の性質について』より）。後の粒子理論に類似していたにもかかわらず、ルクレティウスの見解は一般には受け入れられなかった。プトレマイオス（2世紀頃）は著書『光学』で光の屈折について記している。^[33]

古代インドでは、ヒンドゥー教のサーンキヤ派とヴァイシェーシカ派が紀元後数世紀頃から光に関する理論を展開した。サーンキヤ派によれば、光は粗大な要素を生み出す5つの基本的な「微細」要素（タンマトラ）の1つである。これらの要素の原子性は特に言及されておらず、実際には連続していると考えられていたようだ。^[34] ヴィシュヌ・プラーナは太陽光を「太陽の7つの光線」と呼んでいる。^[34]

5世紀のディグナーガや7世紀のダルマキールティなどのインドの仏教徒は、現実は瞬間的な光やエネルギーの閃光である原子実体で構成されているという哲学である一種の原子論を展開した。彼らは光をエネルギーと同等の原子実体とみなした。^[34]

ルネ・デカルト（1596–1650）は、光は発光体の機械的性質であると主張し、イブン・アル＝ハイサムとウィテロの「形」やロジャー・ベーコン、ロバート・グロステスト、ヨハネス・ケプラーの「種」を否定した。^{[35] 1637年に彼は光の}屈折の理論を発表したが、これは光がより密度の高い媒体よりも密度の低い媒体よりも速く進むという誤った仮定に基づいていた。デカルトは音波の挙動との類推によってこの結論に達した。^[要出典]デカルトは相対速度については間違っていたが、光が波のように振舞うと仮定し、異なる媒体における光の速度によって屈折を説明できると結論付けたことは正しかった。

デカルトは機械的な類推を用いた最初の人物ではないが、光は発光体と伝達媒体の機械的性質に過ぎないと明言したため、デカルトの光理論は現代の物理光学の始まりとみなされている。^[35]

原子論者のピエール・ガッサンディ（1592–1655）は光の粒子説を提唱し、これは彼の死後の1660年代に出版された。 アイザック・ニュートンは若い頃にガッサンディの研究を学び、デカルトの充満理論よりも彼の見解を好んだ。彼は1675年の光の仮説で、光は光源からあらゆる方向に放射される粒子（物質の粒子）で構成されると述べた。光の波動性に対するニュートンの反論の1つは、波は障害物の周りを曲がることが知られているが、光は直線のみに進むというものだった。しかし、彼は光の回折現象（フランチェスコ・グリマルディによって観察されていた）を、光粒子がエーテル内に局所的な波を作り出すことを認めることで説明した。

ニュートンの理論は光の反射を予測するのに使うことができたが、屈折については、光はより密度の高い媒体に入ると重力がより大きいために加速するという誤った仮定によってしか説明できなかった。ニュートンは1704年に彼の理論の最終版を『光学』で発表した。彼の名声により、18世紀には光の粒子理論が支配的になった。光の粒子理論により、ピエール＝シモン・ラプラスは、物体の質量が大きすぎて光がそこから逃げられないと主張するに至った。言い換えれば、それは現在ブラックホールと呼ばれているものになるだろう。光の波動理論が光のモデルとして確固たる地位を確立した後、ラプラスは後にこの提案を撤回した（すでに説明したように、粒子理論も波動理論も完全に正しいわけではない）。ニュートンの光に関するエッセイの翻訳は、スティーブン・ホーキングとジョージ・F・R・エリスによる『時空の大規模構造』に掲載されている。

光が偏光するという事実は、ニュートンが粒子理論を用いて初めて定性的に説明しました。エティエンヌ＝ルイ・マルスは1810 年に偏光の粒子理論を数学的に構築しました。ジャン＝バティスト・ビオは1812 年にこの理論が光の偏光に関する既知の現象をすべて説明することを示しました。当時、偏光は粒子理論の証明と考えられていました。

ロバート・フック（1635–1703）は、色の起源を説明するために「パルス理論」を考案し、1665年の著書『ミクログラフィア』（「観察IX」）で光の広がりを水中の波の広がりと比較した。1672年にフックは、光の振動が伝播方向に対して垂直になる可能性があることを示唆した。クリスティアーン・ホイヘンス（1629–1695）は、1678年に光の波動理論を数学的に解明し、1690年に『光論』で発表した。彼は、光は光エーテルと呼ばれる媒体内の一連の波として全方向に放射されると提唱した。波は重力の影響を受けないため、密度の高い媒体に入ると減速すると想定された。^[36]

波動理論は、光波が音波のように互いに干渉し合うことを予言した（1800年頃にトーマス・ヤングが指摘したように）。ヤングは回折実験によって光が波として振舞うことを示した。また、彼は異なる色は光の波長によって生じると提唱し、目の中の3色受容体の観点から色覚を説明した。波動理論のもう一人の支持者はレオンハルト・オイラーである。彼は『新理論 光と色』（1746年）で、回折は波動理論によってより簡単に説明できると主張した。1816年、アンドレ＝マリー・アンペールはオーギュスタン＝ジャン・フレネルに、光が横波であれば光の偏光は波動理論によって説明できるという考えを与えた。^[37]

その後、フレネルは独自に光の波動理論を導き出し、1817年に科学アカデミーに発表した。シメオン・ドニ・ポアソンはフレネルの数学的研究に加味して波動理論を支持する説得力のある議論を生み出し、ニュートンの粒子理論を覆すのに貢献した。^{[疑わしい–議論する]} 1821年までに、フレネルは数学的手法を用いて、光が完全に横方向で縦方向の振動が全くない場合に限り、光の波動理論によって偏光を説明できることを証明できた。^[要出典]

波動理論の弱点は、光波も音波と同様に、伝達に媒体を必要とするということであった。1678年にホイヘンスが提唱した仮想物質「光伝導エーテル」の存在は、19世紀後半のマイケルソン・モーリーの実験によって強く疑われた。

ニュートンの粒子理論は、光は密度の高い媒体ほど速く進むことを示唆していたが、ホイヘンスらの波動理論はその逆を示唆していた。当時は、どちらの理論が正しいかを判断できるほど光の速度を正確に測定することはできなかった。十分に正確な測定を初めて行ったのは、1850年のレオン・フーコーだった。 ^[38]彼の結果は波動理論を支持し、古典的な粒子理論は最終的に放棄された（20世紀に量子論の光子として部分的に再浮上したのみである）。

1845年、マイケル・ファラデーは、透明な誘電体がある状態で光線が磁場の方向に沿って進むと直線偏光の偏光面が回転することを発見した。この効果は現在ファラデー回転として知られている。 ^{[39]これは光が}電磁気学と関連していることを示す最初の証拠であった。1846年、彼は光が磁力線に沿って伝播する何らかの形の乱れではないかと推測した。^[39]ファラデーは1847年に光は高周波の電磁振動であり、エーテルなどの媒体がなくても伝播できると提唱した。^[40]

ファラデーの研究は、ジェームズ・クラーク・マクスウェルに電磁放射と光の研究を促した。マクスウェルは、自己伝播する電磁波は一定の速度で空間を移動し、その速度は以前に測定された光の速度と偶然同じであることを発見した。このことから、マクスウェルは光が電磁放射の一種であると結論付け、1862年に「物理的な力の線について」で初めてこの結果を述べた。1873年に彼は「電気と磁気に関する論文」を出版し、これには電場と磁場の挙動の完全な数学的記述が含まれており、現在でもマクスウェル方程式として知られている。その後すぐに、ハインリヒ・ヘルツが実験室で電波を発生して検出し、これらの波が可視光とまったく同じように動作し、反射、屈折、回折、干渉などの特性を示すことを実証することで、マクスウェルの理論を実験的に確認した。マクスウェルの理論とヘルツの実験は、現代のラジオ、レーダー、テレビ、電磁画像化、無線通信の直接的な発展につながった。

量子論では、光子はマクスウェルの古典理論で説明された波の波束として見られます。量子論は、マクスウェルの古典理論では説明できなかった可視光の効果（スペクトル線など）を説明するために必要でした。

1900年、マックス・プランクは黒体放射を説明しようとし、光は波であるが、これらの波は周波数に関連した有限量だけエネルギーを得たり失ったりする可能性があると示唆した。プランクはこれらの光エネルギーの「塊」を「量子」（ラテン語で「どれだけ」を意味する言葉に由来）と呼んだ。1905年、アルバート・アインシュタインは光量子の考えを使って光電効果を説明し、これらの光量子が「実在する」と示唆した。1923年、アーサー・ホリー・コンプトンは、低強度のX線が電子から散乱したときに見られる波長のシフト（いわゆるコンプトン散乱）は、X線の粒子理論では説明できるが、波動理論では説明できないことを示した。1926年、ギルバート・N・ルイスはこれらの光量子粒子を光子と名付けた。^[41]

最終的に量子力学は、光を（ある意味では）粒子と波の両方として、また（別の意味では）粒子でも波でもない現象（実際は野球のボールや海の波のようなマクロな現象）として描くようになりました。代わりに、いくつかの近似では、光は、時には 1 つのタイプのマクロなメタファー（粒子）に適した数学で、時には別のマクロなメタファー（波）に適した数学で記述できます。

電波やコンプトン散乱に関係する X 線の場合と同様に、物理学者は、電磁放射は低周波数では古典的な波のように、高周波数では古典的な粒子のように振る舞う傾向があるが、どちらか一方の性質を完全に失うことはないことに気づいています。周波数の中間に位置する可視光は、実験で波または粒子モデルのいずれか、または場合によっては両方を使用して記述できることが簡単に示されます。

1924年から1925年にかけて、サティエンドラ・ナート・ボースは、光が古典粒子とは異なる統計に従うことを示した。彼らはアインシュタインとともに、この結果をボース＝アインシュタイン統計に従うボソン（ボースにちなんで）と呼ばれる整数スピン粒子の集合全体に一般化した。光子はスピン1の質量のないボソンである。

1927年、ポール・ディラックは電磁場を量子化した。パスクアル・ジョーダンとウラジミール・フォックはこの過程を一般化し、多体系を量子場の励起として扱った。これは第二量子化という誤った名称の過程である。そして1940年代末には、ジュリアン・シュウィンガー、リチャード・ファインマン、フリーマン・ダイソン、朝永振一郎の研究に基づいて、量子場を使った 量子電気力学の完全な理論が開発された。

ジョン・R・クローダー、ジョージ・スダルシャン、ロイ・J・グラウバー、レナード・マンデルは、1950年代から1960年代にかけて、光検出と光の統計（コヒーレンス度を参照）をより詳細に理解するため、量子論を電磁場に適用した。これにより、レーザー光、熱光、エキゾチックなスクイーズド状態などの違いを扱う概念としてコヒーレント状態が導入された。これは、古典的な図式で波を記述する電磁場を参照するだけでは光を完全に記述できないことが理解されるようになったためである。1977年、 H・ジェフ・キンブルらは、1個の原子が一度に1個の光子を放出することを実証し、光が光子で構成されているというさらに説得力のある証拠を示した。その後、スクイーズド光など、古典的な状態とは異なる特性を持つ、これまで知られていなかった光の量子状態が発見された。

Q スイッチングとモード同期技術によって生成される短および超短レーザーパルスの開発により、超高速プロセスとして知られるようになった研究への道が開かれました。固体研究 (例:ラマン分光法) への応用が見出され、物質に対する光の機械的力が研究されました。後者は、レーザー光線によって光トラップまたは光ピンセット内で原子雲または小さな生物学的サンプルを浮遊させて配置することにつながりました。これは、ドップラー冷却およびシシュポス冷却とともに、有名なボーズ・アインシュタイン凝縮を達成するために必要な重要な技術でした。

その他の注目すべき成果としては、量子もつれ、量子テレポーテーション、量子論理ゲートの実証があります。量子論理ゲートは、量子光学と理論計算機科学から生まれた量子情報理論において大きな関心を集めています。

日光は、緑植物が糖（主にデンプンの形で）を生成するために使用するエネルギーを提供し、糖はそれを消化する生物にエネルギーを放出します。この光合成のプロセスは、生物が使用するほぼすべてのエネルギーを提供します。一部の動物種は、独自の光を生成します。このプロセスは生物発光と呼ばれます。たとえば、ホタルは光を使用して交尾相手を見つけ、吸血イカは光を使用して獲物から身を隠します。

• ウィキメディア・コモンズの光に関するメディア
• ウィクショナリーの「光」の辞書定義
• ウィキクォートにおける光に関する引用