光是怎样传播的呢？

来自光源（或被摄物）的光，在空气跟镜头的分界面上将遵循什么规矩呢？当镜头的光圈调至跟波长可比拟时，将会有什么现象产生呢？这些问题涉及到一些光的传播定律。摄影者掌握了这些定律，就能在摄影中主动地应用它。

1．什么是反射定律，什么是折射定律？

光射在空气跟镜头的界面上，将分为两部分，如图1－9所示。一部分光仍旧在原媒质中传播，但改变了传播方向，形成反射光线；一部分光进入另一种媒质里传播，一般也改变了传播方向，形成折射光线。但光在界面以外的均匀媒质中却都是直线传播的。如果要减少反射部分，增加折射（透射）部分，可在界面上镀上增透膜。根据反射定律和折射定律，可具体确定光的反射方向和折射方向。为此，如上图所示，设n₁和n₂分别为两种介质的折射率，a为入射角，α为反射角，β为折射角，NN′为法线。

①什么是反射定律？

反射线在入射线跟法线所决定的平面（叫入射面）里，反射线和入射线分居在法线的两侧，且反射角等于入射角。

②什么是折射定射？

折射线在入射线和法线所决定的平面里，折射线和入射线分居在法线的两侧，不管入射角如何改变，入射角的正弦跟折射角的正弦比，对给定的两种媒质而言是一个常数，即满足sina/sinβ＝n₂/n₁；某种媒质的折射率等于光在真空中的传播速度（c）跟在媒质中的传播速度
c
（v）之比，即n₂＝_v；n₁＝c/v₁；n₂＝c/v₂所以sina/sinb=v₁/v₂,
c＝3×10⁸m/s。折射率大的媒质称为光密媒质，反之称为光疏媒质。
③什么叫全反射？

光由光密媒质进入光疏媒质时，全部被反回的现象叫全反射。因为光从光密媒质进入光疏媒质时，折射角总是大于入射角。当折射角等于90°时（折射光沿界面传播时），对应的入射角叫临界角。当入射角等
于或大于临界角时就发生全反射（折射光全部消失）。

④什么叫漫反射和漫折射？

当界面呈凹凸不平时，我们可以把界面分割成许多小面积元（近似为小平面），光到达角一小面积元上仍遵循反射和折射定理，只是小面元的法线方向不尽相同，因此，各折射和反射光的方向也不同，故我们才能从不同的方向看到物体。

2．什么叫做光的干涉，什么叫光的衍射？干涉和衍射是一切波的基本属性。光能够干涉和衍射，说明光具有波动性。

①什么叫做光的干涉？

当阳光照在肥皂泡上时，我们就会看到美丽的彩色；雨天观察路面上油滴的斑点也如此；如果在光路上放置一个有色薄玻璃片（或薄膜），在后面的屏上呈现的图案是亮暗相间的单色条纹。这些都是光的干涉现象。

在什么条件下才有干涉现象发生呢？只有频率相同，振动方向相同，相位（即振动状态）差恒定的两列（或多列）光波相遇才能有干涉现象出现。如前面提到的肥皂泡、油滴、薄玻璃片等都是薄膜，如示意图（1－10）所示。从S发出的光线以入射角i射到薄膜上，在其表面上任一点B处，入射光线b经反射后成为b₁。另一入射光线a在A点经折射后进入薄膜内，再在C点经反射后到B点，最后折入原煤质中成为a₁。这两条反射光线a₁和b₁），来自同一点光源S，满足相干条件，进入人眼聚焦于视网膜上，将有一定的光程（等于在媒质中的几何路程跟媒质折射率之积）差。当这光程差是半波长的偶数倍或奇数倍时，可以看到B处出现亮点或暗点，如果是扩展光源则可看到多个亮点或多个暗点（明暗相间条纹）。如果入射光是单色光，薄膜表面上将出现明暗相间的干涉条纹，如果是复色光，就出现彩色条纹。所以阳光照射在薄膜上，所见的彩色条纹是扩展复色光源所产生的干涉现象。为什么强调必须是薄膜呢？因为薄膜比较厚，通过参考点B的a₁和b₁的光程差就要大，当b₁已通过了，a₁尚未到达，则两相应波列之间没有重叠，故不能产生干涉现象。为什么在两盏灯的照射下（那怕是它们的强度形状和大小完全相同），观察不到干涉现象呢？因为普通光源发出的光波是由彼此独立，互不相关的原子发出的一系列有限长的波列组成。不屑说不同原子，就是同一原子先后发出的两个波列之间的位相差（位相差＝光程差／λ·2π）也是不固定的，而是随时间作无规则且迅速的变化，由于这种变化引起的光强度改变的次数，在观察或测量的时间内几乎是无限多的，于是在相遇点只能获得平均光强度。它跟两个波列在该点单独产生的光强度之和没有区别，故不产生干涉现象。光的干涉现象在科学技术中有很多应用，在摄影技术中也有应用。例如折射型摄影镜头中的镜片一般都镀有增透膜就是利用薄膜表面反射时，使某些波长因干涉而减弱，以减少某种波长的光的反射，而增加透射。用镀反射膜（薄膜表面反射时，使某些波长干涉而加强）来增加反射率；象氦氖激光器中的谐振腔反射镜要求对波长λ＝6328埃的反射率在99％以上，为此可以采用高层镀膜，一般镀到13层、15层或17层。全息照相的记录就是光的干涉原理具体应用之一；采用多层涂膜可以制成透射的干涉滤色片，就是使某一
特定波长的单色光能透过滤色片，而其它波长的光则因干涉而抵消掉，同样可制成反射式滤色片。

②什么叫光的衍射？

首先让我们观察一下如图l－10(b)所示的实验：S是一点光源，K为直径可调节的圆孔，E为屏幕。可观察到，随圆孔的缩小，屏上的亮圆也随之缩小，当小孔的直径小到跟波长（400～7700埃）可以相比拟时，屏上便得到一些明暗相间的圆环，这些圆环所占的范围远远超过了根据光的直线传播所照明的面积（如图中a′b′范围）。光的这种绕射现象叫做光的衍射。如果把小孔换成小屏，窄缝和细丝等同样会观察到光的绕射现象（明暗相间的圆环或明暗相间的条纹）。以上是在单色光照射下的情形。如果光源是复合光（日光），则会观察到彩色圆环或彩色条纹。摄影镜头及其它光学仪器的分辨本领就是由光的衍射性质决定的；全息照相的再现也是靠光的衍射来实现的。

3．什么叫全息照相？

我们之所以能看到物体，是因为物体上的各点发出的光（或反射、折射的光）作为一种信号，被人的眼睛接收，并引起感觉的结果。这种光信号是一种电磁波，借助于物体上各点发出电磁波的频率、振幅、以及相位的不同，人们可以区别物体的颜色、形状、远近等。普通照相是通过镜头把物体在感光胶平面上的照度分布记录下来，所以记录的只是光信号的强度，印制在相纸上呈现出物体的平面象。所谓“全息照相”就是要把物体上发出的光信号的全部信息，包括光波的振幅和位相全部记录下来，其中相位表示光传播中各质点振动状态。因此在被摄物体再现时，能得到物体的立体图象。早在1948年伽伯就提出了全息原理，并开始了全息照相的研究工作，但进展很慢，直到激光问世，才促进全息技术进入了一个新阶段，相继出现了多种全息方法，不断开辟了全息应用的许多新领域。伽伯因此获得1971年度的诺贝尔物理金奖。

①激光全息照相是怎样记录的呢？

图1－11(a)所示为全息照相记录的一种实验装置。激光器射出激光束通过分光镜分成两束：一束经透镜扩束后照射被摄物体，再经物体反射（或透射）后照到感光底片上，这部分光叫做“物光”；另一束经反射镜改变光路，再由透镜扩大后直接投射到感光底片上，这部分光叫参考光。由于激光相干性好，物光和参考光在感光片上迭加，形成干涉条纹。因为从被摄物体上各点反射（或折射）出来的物光，其强度和位相都不相同，所以感光片上各处的干涉条纹也不相同，强度不同使条纹变黑程度不同，位相不同使条纹的密度、形状不同。因此，被摄物体反射光中全部信息是以干涉条纹的形式记录在感光片上的，经显影、定影，就得到全息照片。全息图就是一张干涉花样图，它跟普通照相底片不同，用肉眼观察它，只见它是张灰蒙蒙的片子，看不到被摄物体的任何形象。在显微镜下可观察到它上面布满细密的亮暗条纹，这些条纹形状与原物形象也没有任何几何上的相似性，必须用激光去照射全息图才能再现像原物似的立体形象。

②全息照相是怎样再现的？

如图1－11(b)所示，用一束同参考光束的波长和传播方向完全相同的激光光束照射全息图时，则用眼睛可以观察到一幅非常逼真的原物形
象，悬空地再现在全息图后面原来物体的位置。全息图如同一窗口，当人们移动眼睛从不同角度观察时，就好象面对原物一样看到它的不同侧面的形象，甚至在某一个角度被物体遮住的东西也可以从另一个角度上看到它。可见全息图再现的是一幅逼真的立体图象。如果挡住全息图的一部分，只露出另一部分，这时再现的物体形象仍然是完整的，并不残缺。因此，即使它碎了，拿来其中一片仍可使原物再现。

在再现过程中，布满干涉条纹的全息图，相当一块复杂的光栅，照明光束通过这个“光栅”产生衍射，产生了复杂的衍射场，其中包含原物的波前，人们在全息图前面看到的就是这个再现波前所产生的虚像。除了这个虚像之外，在全息照片的观察者一侧会形成一个实像，跟原物对称的分居在底片的两侧。

③普通照相跟全息照相有什么区别？

普通照相是以几何光学为基础的，底片上只记录物体各点的光强（或振幅），物像是点点对应的，得到提二维平面图，只用普通光源即可。

全息照相，其过程分记录和再现两步，是以干涉、衍射等波动光学的规律为基础的，底片上记录的是物体各点的全部信息（振幅和位相），物像是点面对应关系，即每个物点所发射的光束直接布满整个底片；也就是说，全息图中每一局部都包含了物体各点光的信息，如图1－12(a)和1－12(b)所示。所以通过全息照片的一片碎片仍能看到整个记录的全部图像。总之，全息照相记录的是物光和参考光的干涉花样，其中记录了两光波之间的位相差，它是通过参考光把物光的全部信息（振幅和位相分布）记录下来的。假如没有参考光，或参考光同物光不能相干，也就无法把位相记录下来。再现时，必须用与原来参考光相同的光束（再现光）去照射。对再现光而言，全息照片相当于一块透射率不均匀的障碍物，再现光经过时就要发生衍射，观察到的是一幅逼真的立体图像。要求光源有很高的空间和时间的相干性，激光便能满足要求。

④全息术有哪些应用？

全息照相有很多优点，可能应用的范围很广，潜力很大，现在多数还处于试验阶段，有如下几种可能应用：(a)全息电影和全息电视；(b)全息显微技术；（C）全息干涉技术；（d）红外、微波及超声波全息照相技术，其全息照相能提供军事目标的立体形象，对于识别飞机、导弹、舰艇等有很大作用。光在大气及水中传播时衰减很快，甚至在不良气候条件下无法工作。但用红外、微波及超声波拍摄全息照片，然后用可见光再现物像。这种全息技术跟可见光全息技术相同，技术上需要高灵敏的记录介质和适当的再现方法。超声全息照相可以用于水下侦察和监视。对可见光而言不透明的物体，往往对超声波都是“透明”的，超声全息照相也能用于医疗透视诊断，在工业上可作无损探伤；（e）全息存储技术，全息照相有很大的存储量，在一张全息图上可以存储许多全息图。利用角度选择性可以依次读出不同信息。目前制成的全息照相存储器，可在1cm²的胶片上存储10⁷个信息，比目前使用的存储器的存储量要高十倍至百倍。

4．什么叫做光的偏振？

如果光波在一个固定平面内只沿一个固定的方向作振动，这种光称为线偏振光或面偏振光（简称偏振光）。一个原子或分子在某一瞬时所
发的光原本是偏振的，即振动具有一定的方向。但光源中大量原子或分子所发出的光是间歇的，一个“熄灭”，另一个“燃烧”，在接替时，光的振动不可能保持一定的方向，而是以极快的小规则的次序，取所有可能的方向，而且各方向都是机会均等的，没有一个方向较其它方向更占优势，这种光叫做自然光。普通光源发射的光就是自然光，而激光却是偏振光。

①怎样用图示法表示自然光和偏振光呢？图1－13所示是通常用的表示自然光的方法：(a)表示跟光传播方向垂直的任意平面内，光振动是沿各个方向分布的，且所有方向的振动强度都相同；(b)在上述平面内，把各个方向的振动都分解为两个互相垂直的分振动，则自然光可用互相垂直且振幅相等的两个独立光振动表示；（C）表示自然光在跟光的传播方向垂直的不同平面的分布情况，点表示垂直纸面的光振动，短线表示在纸面内的光振动，点和矩线相同，且距离相等表示为自然光。图1－14表示偏振光和部分偏振光：(a)表示振动方向在纸面内的线偏振光；

(b)表示在垂直纸面振动的偏振光；（C）表示在纸面内的振动强于垂直纸面内振动的部分偏振光；（d）表示垂直纸面振动强于平行纸面振动的部分偏振光。

②自然光怎样转化为偏振光呢？

光照射到物体表面时，一部分被反射，一部分被折射。实验指出，在自然光被某些物体反射和折射过程中，这些物体能够使某些方向的振动较其它方向的振动占优势，于是在反射或折射出来的光线中，某一方向的振动特别强，而其它方向的振动特别弱，如图1－15所示是入射角为任意角度的入射光线（自然光），其相应的反射光和折射光都变成了部分偏振光的情况，反射光中垂直于入射面振动的光较强，而折射光中平行于入射面振动的光强。布斯特在1811年指出，反射光偏振程度决定于入射角a，当a等于某一特定值a₀并满足tga₀＝n，n＝n₂／n₁时，反射光则成为完全偏振光，经推导得a₀＋β＝90°即反射光和折射光相互垂直。如图(b)所示。反射光为偏振光，a₀角叫做布斯特角。

折射光的偏振化程度也决定于入射角和折射率。在折射率给定的条件下，当tga₀＝n时，则折射光偏振化程度最强，但还远不是偏振光。

如果将自然光连续地通过许多平行玻璃后（即玻璃堆），则折射光偏振化程度可以逐渐增强。当玻璃片的数足够多时，最后透射出来的光将成为完全偏振光。

③什么叫偏振镜（偏振片）？

偏振镜是一种只能让一个振动方向的光通过的中性滤光镜。它是起偏器（自然光通过它可变成偏振光）或检偏器（检验光是否是偏振光）中应用最广的一种。偏振镜为什么只能让一个振动方向的光通过呢？这是由它的结构决定的。它是用赛璐珞或其它透明物质构成的薄片，在薄片的表面上涂了一薄层约0．1mm二向色性很强的物质的细微晶体（奎宁或硫酸金鸡钠碱是这种物质中最常用的）。有些晶体对不同振动方向的光具有选择吸收的性质。例如电气石晶体是六角形的片状如图1－16所示，长对角线的方向称为它的光轴。当光射在这种晶体表面时，跟光轴平行的成份被吸收的少，通过的多，如图(a)所示；跟光轴垂直成份被吸
收的多，通过的少，如图(b)所示。这种性质叫做二向色性，上例中晶体对两个方向的振动吸收差别不够大，也即二向色性不强，用作偏振片的理想晶体最好能尽量使一个方向的振动全部被吸收，即二向色性强。例如，硫酸碘奎宁晶体的性能就比电气石好，但它的晶体很小。通常的偏振片只是在拉伸了的塞璐珞基片上蒸镀一层硫酸碘奎宁的晶粒，基片的应力可以使晶粒的光轴定向排列起来，这样可得到面积很大的偏振片。偏振片上能透光的振动方向叫做它的透振方向。如果将偏振片夹在两层粘合玻璃中间就成为偏振镜。

自然光通过偏振片后就可以转变为偏振光，如图1－17所示。当偏振光的振动方向与偏振片的透振方向（透光轴，即偏振化方向）相同时，光能通过；当偏振光的振动方向跟偏振片的透振方向垂直时，光不能通过（产生消光）。例如在拍摄水面下的某物或展览橱窗中的陈列品的照片时，由于水面或橱窗玻璃的反射很强，使得水面下的景物或橱窗中的陈列品看不清楚，摄出的照片就模糊不清。如果在照相机镜头上加一个偏振片，并使它的透振方向平行于入射面，它也跟反光的平面垂直或斜交，使反射光中的成分多的垂直于入射面振动的反射光被阻挡，就能摄得清晰的照片。

5．什么叫大气散射？

光线通过均匀媒质（如玻璃、清水等）时，从侧面是难以看到光线的，如果媒质不均匀（如有悬浮微粒的浑浊液体），我们便可以从侧面清晰地看到光束的轨迹。因为媒质不均匀性可使光线向四面八方散射。大气中的分子因热运动其密度有涨落（可看成是小团块）。当大气中的这些团块的尺度远大于波长的数量级时，散射可看成光在这些团块上的反射和折射；其尺度与波长可比拟时，散射则可看做是小团块对光的衍射作用。即大气的散射实质是光向四面八方反射，折射或衍射的结果。用大气散射的理论可以解释为什么天空是蓝的，旭日和夕阳为什么是红的，云为什么是白的等等。

①白昼的天空所以是亮的，完全是大气散射阳光的结果。若没大气，就不会有白昼，人们仰望天空，将会看到光辉夺目的太阳悬挂在漆黑的背景中，正像宇航员常见的景象。由于大气的散射，将阳光从四面八方射向观察者，我们才能看到明亮的天空。

②因为团块散射光的强度跟波长的四次方成反比（即Ia¹4），故l


波长较短的蓝紫光比波长较长的（红、黄）光富集而使天空呈蔚蓝色且明亮；大气的散射一部分来自悬浮的尘埃，而大部分是分子密度涨落引起的分子散射。尤其是每当大雨初霁，玉宇澄清，万里无云时，天空总是蓝得美丽动人，这是因为波长四次方反比作用在这种情况下更加明显的缘故。

③旭日和夕阳呈红色，实际跟天空呈蓝色的原理一样，蓝光仍然比红光散射强烈，只不过射向地面的部分少了，大部分射向北离地面的方向（认为是散射掉了），在直射的阳光中长波长的红光剩余的相对较多，如图1—18所示，早晚从太阳直射的光所穿过大气层的厚度，比正午时直接由太阳射来的光所穿过大气层厚度大得多，所以被散射掉的蓝光成分大于红光成分，故太阳呈现出红色。
④白云是由大气中的水滴组成的，因为这些水滴的半径跟光波波长比，不算小了，此种情况下散射光的强度不再跟波长的四次方成反比了，而是跟波长的关系不大，也就是说各种不同波长的光（可见光），其散射强度相差不悬殊，它是由各种波长的光组合的复色光（白光），我们才看到云是白色的。由于薄雾散射，用红色滤光片加在照相机镜头前拍摄薄雾中的景物，可以得到清晰的照片。但在浓雾情况下，还用红色滤光片，反而降低了照片的清晰度。

至此，我们知道：大气的散射可看做是大气（团块）对阳光向四面八方反射、折射或衍射作用的结果；当入射角等于布儒斯特角a₀（即反

射光与入射光垂直）时。其反射光为线偏振光。因此，我们就不难理解下边各种情况：来自天空中跟阳光投射方向成直角方位的天空散射光，具有偏振光的性能，而在其临近天空具有部分偏振光性能。特别是在天空愈蓝愈清澈、洁净、干燥，上述偏振光偏振化程度愈显著。所以，早晚时南北天空和天顶的蓝色天空的天光，基本为偏振光。但是，若是上述天空被云层遮敝，以至蓝天变得浑浊灰白时，散射光即失去其偏振性；哪怕是正午来自地平线的天光，也会因微尘遍布，空气浑浊或穿过稠密的空气层而失去偏振性。

摄影中有时需要偏振光，但必须得消除或避免有害的偏振光。可以用偏振镜等仪器获得或消除偏振光；灵活运用天光的投射方向同样可以获得或消除偏振光。

6．光有哪些效应？

光在传播过程中遵循一些规律，如：有线传播、反射、折射、干涉、衍射、偏振、散射等。光在跟物体相作用时还会产生许多效应，如：光化、光热、光电、光的机械效应等。客观光度法就是用各种检测仪器代替眼睛来测光度学量。各种检测器就是分别利用不同的光效应原理制成的，光对眼睛，对胶片的作用都是光化作用；物体在吸收光时分发热，这属于光热效应，这是个即普通又普遍的物理现象，根据这种现象可以发现和测量光的能量；金属表面受到光的照射而失掉电子的现象就叫做光电效应，光电管就是利用这种原理制成的；光电效应还表现出光压作用，把物体做成轻而易动的翼状，光照射翼片时，它就会转动。

我们了解了光与色的关系，光传播时所遵循的基本规律，光跟物质作用时产生的效应等。显然，生命是离不开光的，摄影工作者们离开光更是寸步难行。那么光到底是什么？

7．光的本质是什么？

对光本质的认识是随着新知识与新事实的积累而改变和逐步深化的，下面简要介绍一下关于光本质的几种学说。①微粒说的内容是什么？

它认为光是粒子流，它直接说明了光的直线传播定律，对光的反射和折射能作一定的解释。但用其研究光的折射定律时，就会得出光在水中的速度比在空气中的速度还要大的错误结论。

②波动说的内容是什么？

它认为光是在弹性媒质中传播的机械波，这种学说能解释光的干涉、衍射现象，但不能解释光电效应。

③电磁说的内容是什么？

此理论认为光也是电磁波，并由后来的实验所证实。光波在电磁中
居波长较短的区域。光在真空中传播速度为3×10⁸m／s，用c、ν、λ分别表示光速、频率和波长，则c＝νλ。这种理论仍不能解释光跟物质作用时的能量转换问题。

以上几种理论叫做经典理论，虽然都有很大的局限性，但它们在力所能及的范围内，不失简单、准确的特点，所以现在仍然被广范的应用着。例如，关于摄影镜头的成像问题，涉及最多的是几何光学方面的知识，经典理论对于光电效应，光的发射及吸收时能量转换问题是无能为力的，这在客观上就促进了新的理论的产生和发展——量子论和相对论等现代理论的出现。

④量子假说的内容是什么？

这种理论认为，各种频率的电磁波（含光波），只能象粒子似地以一定最小分额的能量发生，这种粒子叫做“能量子”，其能量正比于频率，这是光的发射问题。另外还有光的吸收问题如光电效应。实验证明，在光照射下，金属表面可逸出电子，逸出电子的能量跟光的强度无关，但与频率有关。

⑤爱因斯坦的假说内容是什么？

爱因斯坦发展了光的量子理论，提出如下假说：当光跟物质相互作用时，其能量并不像波动理论认为的那样，是连续分布的。此假说认为上述能流是集中在一些叫做光子（或光量子）的粒子上，但对这种粒子仍保持着频率及波长的概念。光子的能量正比于其频率ν即E＝hγ，E表示光子能量，h为普朗克常数。

总之，到目前为止，还没有建立起来一个更完整，更深入地反映光的本性的统一的学说。

⑥为什么说光是物质的一种形式？

我们知道光有一定的传播速度，因此，说明它有一能量和动量。根据相对论的质能关系，光必然也有质量。其表示式为：能量E＝mC²动量P＝mc（对反射面施以压力），c为光速，m为光子质量。因为光有质量，它必然有吸引别的物体的本领，故可推断它有重量（已被证实）。因为光有：质量、重量、传播速度，并能传递能量和动量等物质所具备的特征。因此说光也是物质的一种形式，但它又不同于一般物质。

光这种物质的特殊性是什么呢？普通物质无论是处于运动或静止状态，都具有一定的质量。而光的静止质量为“零”。简单说明如下，按


照相对论基本公式：m＝m₀／ 1-v²/c²，m为以速度v运动的粒子质

量，c是光在真空中传播速度，m⁰为粒子静止时质量。对光而言光子的传播速度就是光速即上式中的v＝c。当m₀＝0时，那么，E＝mc²，p＝E／c

也必然为零。这就说明，若光的静止质量为零时，光根本就不存在了，也就是光被物质吸收了，这时物体发热或物质的内能以其他形式增大，如使物质的原子（或分子）变成激发态（从基态变到激发态），因而使这些原子（或分子）有了发射光或加入化合反应的本领，也就是光能转变成了其他形式的能。动量（或冲量）变为零，说明光子的动量（或冲量）传递或转让给被光作用的物质了，这意味着物质的原子、分子、或由它们组成的物体获得了推力（压力），例如光的机械效应实验。

现代核物理学又发现一种特殊的现象。在原子核作用范围内，随着
光量子的消失，而产生一对电子——电子和正电子（电子对），正电子的质量跟电子质量相等，电量也相等，但符号相反，而原子核不变。已经证明这个电子对不是从光作用的物质的原子核中产生的。那么它就是由光量子转变而产生的（从光中产生）。也发现一种相反的变化，这个电子对一经结合，它们的电荷就互相中和而成为不带电的粒子，这粒子的质量、能量、传播速度跟光子相同，也就是说电子对转变为一对光子飞散出去。这种光子的频率比可见光的频率大一百万倍，所以它属于伦琴射线（或γ射线）区。