光子，又稱“光量子”，是光和其它電磁輻射的量子單位。一般認為光子是沒有質量的，有些理論中允許光子擁有非常小的靜止質量，這樣光子會最終衰變成一種質量更輕的粒子。如果這種衰變是確實可能的，光子就是有壽命的，據最新研究表明其壽命為10的18次方年，甚至比宇宙的壽命都長，真正可以說得上是萬世不滅。

平常我們所說的光大多數指可見光，紅橙黃綠藍錠紫是光子波長在400nm~ 780nm 范圍內的光子，其基本的參數之一就是波長，不同波長的光子性質千差萬別。圖一是電磁波譜圖。從中我們可以看到，波長最短的伽馬射線僅為千分之一納米，而最長的無線電波波長長達數十米，醫院里CT機的X射線波長在1納米左右。用來殺菌消毒的紫外線比可見光波長短，烤箱產生的用來加熱食物紅外線的波長則比可見光波長，此外還有微波爐產生的波長為厘米量級，而收音機接受的短波波長為米量級。

圖1：電磁波譜圖

輻射是指一種能量傳播的方式，比如說熱輻射就是指物體以往外發射光子的形式放出能量，我們的太陽就是一個超級輻射源，為人類提供了各種形式的能源。輻射是一個中性詞，但是留在人們心中的輻射常常是指那些對人體會造出傷害，即造成不好的生物效應的輻射。通常輻射出來的粒子，可以是光子，也可以是帶電的粒子，比如α粒子，它是氦原子丟失了外層電子的原子核部分，β粒子則是電子，而伽馬粒子則是上面的電磁波譜圖中的提到的高能光子，可見光也是輻射的一種。

我們再來看看輻射發生的原因。世界外物都是由原子核和電子組成，原子核是由不帶電的中子和帶電的質子組成，通常一個原子核中的質子和中子的數量大致相等，當兩者差別較大時，不管是中子太多還是質子太多時，原子核會變得不穩定，它便會通過輻射的方式放出多余的能量，這個過程稱之為放射性衰變。包含不穩定性的原子的物質稱為放射性材料，它可以是天然的礦石，可也是人工合成物質。正是輻射的這種特性，光子和其他輻射粒子的發射經常伴隨著物質在兩個不同能級的躍遷，輻射出粒子的能量就等于兩個能級的差。可見光的能量落在半導體材料的電子能級范圍（幾個電子伏特），所以半導體材料可用來制造LED。具有較高能量的光子比如x射線的發生通常伴隨著電子能級躍遷，而能量更高的γ射線則是伴隨著原子核能級躍遷。由此可知無線電波、可見光、X射線、伽馬射線它們并無本質區別，都處于有高能量狀態的物質往低能量狀態轉變發出的粒子，它們之間的差別是可見光能量較低，對人體的傷害較小，而高能的伽馬射線能量較高，對人體的傷害也較大。

我們可以用一堆火的例子來理解光子、輻射、放射性材料。當我們點燃篝火，木材會發熱發光，這就是一種輻射。放射性材料就是以發射粒子或者波的形式輻射能量，這里的木材就是放射性材料。引起人們恐慌的原因之一是輻射的粒子幾乎都是人的肉眼看不到的，它們大多數不可能通過人的感覺器官感知，等到人體可以感知的程度的時候時，輻射已經對人體產生了不可逆轉的傷害了。因此我們需要借助各種不同類型的探測器才能知道輻射的存在。

光子作為輻射的一種，根據其能量不同對人體的傷害程度也不同，衡量這種傷害程度的物理量有很多，比如吸收劑量、劑量當量、有效劑量等。吸收劑量表示單位質量介質中吸收的能量即1J/kg= 1 Gy=100 rad。人體對不同的輻射粒子反應不同，上文提到的α，β，γ三種粒子中，α對人體傷害較大，其權重因子為β，γ的20倍，其單位為1J/kg= 1Sv=100 rem。常見的四種輻射粒子的權重因子如表1所示，權重因子就反應了不同類型的輻射對人體的傷害程度。吸收劑量乘以權重因子就是劑量當量，劑量當量乘以反應人體的不同部位的組織權重因子WT就是有效劑量。皮膚的權重因子為0.01，肝的為0.05，性腺的為0.2，權重因子越大表示對輻射越敏感。粒子的權重因子和人體組織權重因子都是無量綱的。

表1：不同粒子的輻射權重因子

全世界不同地區的人所受的輻照劑量是不同的，據統計資料顯示美國人每年接受的輻射劑量為6.2mSv，而日本則為2.40mSv，這些劑量主要來源有氡元素（存在于空氣和土壤中）、宇宙射線、醫學CT等。圖二是主要的劑量來源及其所占比例，從中可以看出我們受到天然輻射和人造輻射的劑量大致相等。個人劑量最大比例的依次是氡元素、包括CT在內醫學檢查、服用放射性藥物等。圖三則列舉了一些日常生活中的有效劑量，其中做一次胸肺X光片的劑量是0.05mSv，電腦斷層掃描的劑量為6.6mSv，放射性行業從業人員每年的劑量限制為20mSv。

圖2：美國背景輻射分布

圖3：日常生活中的輻射劑量

再來說說輻射對人體的影響，我們關于輻射對人體的影響的知識主要來源于短時間內大劑量引起反應，而對于長期低劑量輻射有可能會引起致癌率的增加并不高，據資料顯示自然致癌死亡率為20%，而從事放射性職業引起的比例增加僅為1%。輻射引起的遺傳變異也僅僅是在動植物上發現，并沒有在人類身上發現。胎兒在接受高劑量輻射時會產生各種包括智力遲緩在內的傷害，這一現象也是只在超過150mSv時發現。相對于生活中其它可能對人體造成的傷害的活動來說，輻射的影響小得可以忽略。圖4是美國得出的關于各種活動引起的壽命縮短的統計數據，從中我們可以看到70年1mSv的劑量引起的壽命縮短僅為10天，僅和喝咖啡相當，由此可見我們大可不必談“輻”色變。

圖4：日常生活對壽命的影響的對比（美國）