光的傳播為什麼不和聲音一樣需要介質傳播？

12-02

聲音傳播是需要介質的，光的傳播為什麼不需要介質呢

我以為根本原因是光子是基本粒子，而聲子不是。

光有波粒二象性，分別稱作電磁波和光子；聲也有波粒二象性，分別稱為機械波和聲子。

以固體為例，流體大致也有類似的結論，但是我本身不做流體的研究，不亂說。
在固體材料中，把晶格內的集體振動的傳播稱為格波，而格波的粒子化描述稱為聲子（phonon）。
材料中的聲子與光子具有極其相似的特徵。聲子有頻率，靜質量為0，可以與各種粒子相互作用。唯一的不同就在於：聲子不能脫離固體存在。故聲子稱為「准粒子」。把它區別於實際粒子，就是因為它不能在物質之外傳播。想像僅僅在固體內部的話，聲子與光子並無區別。而其中有更深刻的原因。

從原理上講，聲子是晶體中的離子實集體振動的產物。但是這種集體振動的傳播通過的是庫侖力也就是電磁力。換言之，從量子場論的角度考慮，振動的產生就是光子在各個離子實之間的交換導致的。從這一點來講，聲子是光子在固體中運動的產物。

所以當材料之間出現真空層（一般大於2nm），真空層兩邊的離子實之間的電磁相互作用相比於固體內部弱得多，也就忽略不計了。所以，機械波也就視為不能傳播。在這個過程中，去追究振動「到底」有沒有傳遞到另一邊一點點，是沒有意義的。因為聲子本來就是某種近似的產物，而光子理論上是可以非常非常的準確的。

作為基本粒子的光子，可以在任何條件下傳播，更重要的是，在任何條件下的計算討論都是有意義的。而聲子不具備這些特點，既然聲波的本質是集體振動，而振動這種宏觀的描述僅僅在宏觀能觀察到的納米級的粒子才有意義。所以，當脫離實物粒子的時候，振動就失去了它本身的意義。即使把振動擴展為帶電粒子之間的運動影響，這種影響也可以用電磁作用來更準確的描述。

這就是基本粒子和近似出來的「准粒子」之間的區別：在所有尺度和所有領域中（此處的「所有」做狹義理解，其實是規範場論的範疇之內。），基本粒子都體現了它們的作用，但是因為在介觀尺度（um量級）中，其相互作用太過繁雜（粒子數目太大），故被近似為「准粒子」的形式進行研究。

之所以光子傳播不需要介質而聲子需要，就是因為聲子是這種「准粒子」，它從被定義那一刻起，就是用來解釋一部分範圍內的現象，脫離了定義的範圍，它就失去了意義。而光子作為基本粒子，不存在這個問題。

1. 可見光和不可見光實質都是電磁波，狹義的光指可見光，廣義的光即所有電磁波。電磁波在波粒二象性中對應的粒子統一被稱為光子。電磁波是電磁場，電磁場不一定是電磁波，比如恆定電磁場。就是說電磁波和電磁場是指同一個東西（白馬和馬），並不是電磁波在電磁場裡面傳播。場也是客觀存在的物質。電磁場可以在真空中傳播，也可以在介質中傳播。（謝謝 @王尚興指出沒說清楚的地方。）
2. 聲音不是一個獨特的物質，而是已有物質的振動，所以必須在介質中傳播。
3. 真空就不是介質，你咬我啊？
4. 以太是舊有的被拋棄的理論。

從理論上說，光是一種電磁波，它滿足麥克斯韋方程；
而從麥克斯韋方程可以推導出波動方程；
從波動方程可以推倒的電磁波的速度；
電磁波傳播速度的表達式表明光速只和介電常數和磁導率有關，如果是處於真空，則和真空介電常數和真空磁導率有關，所以和機械傳播有本質不同；
另外，整個推倒過程完全無視經典體系相對速度的概念，也就是說關於電磁學的麥克斯韋方程其實就暗示了光在任何參照系中速度都是一樣的，這點被隨後莫雷的探測以太實驗所證實，導致了狹義相對論的產生。

真空是不是一種介質這類問題，就像光是粒子還是波，大約一百年翻新一次答案，而有些人讀了幾年書，就開始自以為掌握著真理，開始誨人不倦了

當我提到波的傳播需要的介質的時候，我更願意將其描述為「能夠具有某些能夠互相影響的屬性的空間區域」

比如說聲波，數學上的機械縱波需要的介質是一個具有密度（壓強）這一屬性的空間區域，並且壓強之間還能互相影響。空氣看起來比較符合，真空顯然就不是了，沒聽說過誰家的真空還能有密度和壓強的。

然後回來電磁波。它需要的介質就是一個具有電場強度和磁感應強度屬性的空間區域，並且電磁場之間也能互相影響。真空就是一個比較好的這樣的區域，但也有一些區域內是不能有電場強度的。這些區域之於電磁波就好像真空之於聲波一樣，是不能傳播的。

對我說的就是理想導體。。理想情況下的靜電平衡什麼的。。靜電屏蔽什麼的。。應該很快就能學到，沒學到也可以去維基一下，不難懂。

希望這樣能幫助題主打通知識點之間的聯繫網路，更系統更全局地理解物理。謝謝。

=======昏割線======
看到樓上某個匿名用戶提到的
「真空就不是介質，你來咬我啊」

非常同意。
實際上我並不知道介質應該怎麼定義。。狹義的廣義的介質定義太多了。上面分享的只是我個人的一種理解。

至於真空到底算不算介質，光傳播到底需不需要介質，我只有用一句話來回答：

按考試大綱來。

聲波是機械波，只是振動狀態形式的傳播，傳播的是能量，同時傳播介質中的質點並不隨著聲波的向前傳播而傳播。所以聲音的傳播需要介質。

光的傳播不需要介質，是一個基礎的，但是在不同體系下似乎有不同難度解答的問題，下面給出一種基於經典麥克斯韋的解釋：

電場和磁場中一個起變化時，隨即出現另一個（同時的），它們相互激發形成統一電磁場。
交變電磁場在空間以一定的速度傳播，就形成了電磁波。

所以電磁波形成並傳播的條件，只和電磁波自己有關。所以電磁波的傳播不需要任何介質。但同時，電磁波也可以在介質中傳播。

相對論只是一種合理的解釋，相對論也沒有完全否定各種可能的以太的存在

謝邀。
質量（密度）是聲音傳播的介質。
空間是光傳播的介質。

簡單來說,聲音是一種單純的波
而光具有波粒二向性

光和聲音本質上來講都是能量的一種形式。

能量表現為運動形式，而光不但是運動形式本身也是一種物質，存在於場中，它可以通過自身在空間(場）不同地點的感應來傳播，這種感應即是電磁感應（大家都知道光既具有電場又具有磁場，二者互相感應。這種感應不但是光的存在形式，而且傳播也由不間斷的電磁運動來實現）

而聲音本身只是一種運動形式，本身並非物質，由粒子性（由原子，分子等組成的實物）物質振動而來，如果沒有粒子性物質，聲音不可能存在更不用說傳播了。

根據題主的意思，題主想說的介質其實是實物粒子組成的物質。

聲音是機械波，靠粒子的振動傳播
光是電磁波，通過電磁場傳播
真空里只是沒有粒子，所以不能傳播電磁波，但是有場存在，所以可以傳播光。
建議看看這兩個鏈接
新世紀網路課程
真空裡面有什麼？ - 物理學

一看這題只有這麼多理論物理學大神們來答題就不爽，題主去了解一下以太的證偽實驗就會很直觀地明白了，那是個相當精彩的實驗呢。

光是一種基本粒子。所以就像電子中子質子各種其他子可以在自由空間運動一樣。他的傳播不需要任何介質。
而聲波是一種機械波，再具體點他是介質中的壓力波。比如發聲物體在空氣中振動，這一振動導致空氣的疏密程度發生改變，這種局部壓強與密度的不均勻向四周擴散就形成了聲波，當這擾動傳進耳朵帶動耳膜振動人就聽到了聲音。所以我們聽到的聲音實質上是空氣的「振動」。綜上聲波的傳播需要媒介。

需要介質：以太。

光具有波粒二象性，也就是說光可以認為是一種特殊的物質，所以它不需要其他介質來傳播，它本身就可以完成。

聲音是定義於人耳所敏感的信號。人耳可以對一定頻率和幅度的振動（物質的振動）敏感，這個振動（也就是聲音）來源於空氣、各種固體、液體介質。

光定義於人眼若敏感的信號。人眼對一定頻率的電磁波敏感，而電磁波傳播無需介質。

總的來說，人耳對振動（物質的振動）敏感，人眼對電磁波敏感。不是電磁波傳播不需要介質，而是振動的傳播需要介質，

聲音的傳播是介質的機械振動導致的，當一個點產生聲音，也就產生了振動。這個點的周圍就會被這個振動所影響，影響的結果就是周圍的點也會被帶動著振動（對於縱波，如聲波，周圍點被帶動是由於正嚮應力，對於橫波，如水波或者用手不斷抖動的長繩，周圍點被帶動是由於切嚮應力），隨著聲源不斷的振動，對周圍的影響也就不斷的朝外擴散，也就形成了聲音的傳播。而電磁波的產生是由於變化的電場產生磁場，變化的磁場產生電場，至於其中更本質的原因要參見量子光學或者更深一層的物理的內容，我目前還無法解釋其本質。另外，上面答案中提到電磁場和電磁波，電磁波是由振動的電磁場產生的，但是振動的電磁場不一定就會產生電磁波。電磁場就是電場和磁場的統稱，不存在什麼通過電磁場傳播這樣的話，對於電磁波來說，傳播的就是電磁場的振動，或者說，傳播的就是電磁場。

真空並不是真的空無一物，還充斥著輻射，微粒。。。各種不明物。只是物質粒子太稀薄所以無法傳聲。

機械波的傳播是因為局域介質的震動狀態的傳遞，所以需要介質，真空度夠高的玻璃瓶就無法傳聲。例如手機放在裡面，儘管鬧鐘響了，你聽不到。因為沒有空氣分子。

電磁波本身就是物質存在的一種方式，有能量，動量，能和物質相互作用，並不是看不見摸不著就不存在，只要能找到與它們發生作用的媒介，即能探測到就能研究它們。

所以有人問真空算不算介質。一切都是物質，無法想像沒有物質的世界是啥。只要是物質，都可以是介質，只是看你要研究的對象是否與彼種物質發生作用。

電磁波本身就是在物質中傳播，所以電磁波所能到達的地方就是空間。假如宇宙真的起源於大爆炸，那麼無法想像，宇宙邊界之外是什麼，也無法知曉電磁波在那之外的行為。

有興趣可以找一本書《上帝擲色子嗎？量子物理史話》(by曹天元)來看看，看光的微粒說和波動說之爭是如何推動物理學發展的。

你準備用什麼介質來傳播光?
你部覺得介質會擋住光的傳播嗎?

好多人說電磁波傳播需要電磁場的，這是錯的！！！！！！！！

電磁場的產生就是電磁波的傳播，所以電磁場和電磁波本質上是一個東西，A點產生變化的電場，該電場產生變化的磁場，該磁場再
產生變化的電場 ...如此循環，【A產生了電磁場】還可以稱為【A點發出了電磁波】，
假設電磁場延伸到了B點，那麼就可以說A的電磁波傳播到了B。

所以，不能說電磁場是電磁波的介質！電磁場就是電磁波！！只是一個東西的兩個叫法！

聲音只是波，光有粒子性。