单个光子的频率是多少?为什么E=hv?如何测量单个光子的频率?难道量子有频率吗?

单个光子的频率是多少?为什么E=hv?如何测量单个光子的频率?难道量子有频率吗?
但如果这样的话我们又怎样算单个光子的能量？如你所说，一束光是由许多光子所组成的，假如光子没有能量那么这一束光不也没有能量了吗？这说明光子是有能量的，所以我想知道这个能量是多少，如果知道其能量的话是不是可通过普朗克能量公式E=hv算出其频率？还有，由相对论可知光子质量为零，这样带入E=mc²光子的能量不就是零了吗？而且假设我们知道了单个光子的能量，带入质能方程式，我们能得到光子的有效质量，那么这个有效质量代表着什么含义？这似乎显示了相对论的不完备。
您在第一次回答中说的话似乎说明了对于不同频率的光波单个光子的能量不等，可光量子是能量的最小单位，难道单位还是可以变的吗？

这个问题其实量子力学和量子场论并没有说透.因为量子理论在基本图像上很混乱,又不独立（离不开它们一直试图否定的经典理论）.在量子力学和量子场论中,问一个单独的光子频率没有意义,我们只能说一束光（或者说电磁波）是由大量的光子构成的,这束光是有频率的（在经典意义上定义频率）,于是这束光中每个光量子的能量就是 h 和频率的乘积.至于为什么?自从普朗克提出这个假设、爱因斯坦和德布罗意拓展了它的内容和适用范围之后,这只是假设,量子力学和量子理论给不出解释.
再问： 多谢，但如果这样的话我们又怎样算单个光子的能量？如你所说，一束光是由许多光子所组成的，假如光子没有能量那么这一束光不也没有能量了吗？这说明光子是有能量的，所以我想知道这个能量是多少，如果知道其能量的话是不是可通过普朗克能量公式E=hv算出其频率？
再答： 光子是有能量的，光束中单个光子的能量就按照普朗克假设来计算。
再问： 怎么算？是多少？能具体些吗？那这样的话不就可以算出单个光子的频率了吗？还有我在补充问题上写了，光子的有效质量是什么含义？单个光子穿过双缝不也有干涉现象吗，这似乎在说单个光子也有波动性。 谢谢！
再答： 现代理论物理中说道质量的时候，没有特别强调“动质量”，指的就是静止质量。明确地说，研究相对论和量子场论的人基本上已经不认可动质量这个概念了。他们只认可静质量这唯一的一个质量，例如说光子的质量为零就是这个意思。因为动质量这个概念已经被很多人抛弃了，所以 E = m c^2 这种公式也不再有用了。我们只要说清一个粒子的能量、动量分别是多少，就可以计算它的静质量，而动质量则没有太多的物理意义，所以也就很少提及甚至摒弃了。 当然，并不是所有物理学家都这样认为。还是有些人坚持静质量、动质量这样的概念。遇到一个说法（例如光子的质量为零），你只要知道其中的概念具体指代哪个，自然不会乱。 一个光子的能量除以 h 得到一个频率，当然可以这样算，但是算出来的这个频率对于孤立的光子来说没有多少意义，也就是说，没有物理上的实际表现。按照量子力学的说法，只有一堆光子（每个光子的能量都相同）出现在某个区域的时候，才会发现某些地点光子数目较多（出现的概率大）、某些地点光子的数目少（出现的概率低），而且这种不均匀的分布还会传播，这就是电磁波，这样就有了频率，这个频率刚好就是前面算出来的那个。当然，这都是量子力学的说法而已，它并没有说清楚这里面的机制。
再问： 我记得爱因斯坦在反对量子论时提过一个光子箱实验。有个光子箱，一个匣子挂在弹簧称上，一个快门样的装置控制匣子内光子的射出。每次射出光子的时间由快门控制，弹簧称上可以读出整个盒子因光子出射而减少的质量，根据E=MC²得出光子的能量，这样原则上时间和能量不存在不能同时确定的问题。但波尔说因为红移测不准原理依然成立。我先不管为什么成立，至少我不清楚爱因斯坦所谓的质量减少是什么？难道他认为光子有质量吗
再答： 对于一束单色光来说，能量的最小单位就是 h 乘以频率。但是频率是可以连续变化的，换一个频率就是换了一束光，光子的能量会跟着变。这是两回事。 爱因斯坦根据 E = mc^2 算出的光子的质量是动质量，和光子静质量为零不矛盾。按照爱因斯坦的早期看法，有引理效应的是动质量，或者说是能量。他就是通过你说的那些理想实验（还包括电梯实验等等）得到导出这种观点的。后来建立了广义相对论之后，可以定量地说这个问题了：引力效应源自能量动量张量，而能量只是能量动量张量中的一个分量。所以，到此，动质量这个概念就已经没有必要了，我们只要说能量动量张量就可以了。