光是如何携带信息的？或者说为什么光能够携带信息？
光，无声的信使：它是如何传递信息的？
我们每天都沐浴在光之中，从清晨的第一缕阳光到夜晚的璀璨星光。然而，这看似简单纯粹的光，实则是一位技艺精湛的信使，无声无息地将我们所需的信息源源不断地传递给我们。那么，光究竟是如何做到这一点的？它为什么拥有如此强大的信息承载能力呢？要理解这一点，我们需要深入光本身的奥秘。
首先，我们要明白，光并非静止不动的一团能量，它是一种电磁波。你可以想象它就像水面上荡漾开来的涟漪，但这种涟漪的本质是电场和磁场的周期性振荡，并且它们以惊人的速度（大约每秒三十万公里）在空间中传播。正是这种“波”的特性，为光携带信息奠定了基础。
振幅与载波：信息的“内容”和“躯体”
想象一下你在平静的水面上扔一颗小石子，会产生一系列的波纹。这些波纹有高有低，它们的“高度”就相当于光的振幅。振幅越大，光波携带的能量就越多。在信息传递的语境下，我们可以改变光的振幅来编码信息。比如，我们可以设定一个较高的振幅代表“1”，一个较低的振幅代表“0”，通过连续改变振幅的模式，就能拼凑出我们想要传递的数字信息。这就好比我们通过敲击鼓面的力度来传递不同的信号。
然而，单纯改变振幅是不够的，我们也需要一个“载体”来承载这些变化。这个载体就是载波，也就是那个稳定传播的光波本身。你可以把载波想象成一条固定频率和振幅的河流，而我们改变振幅的操作，就像是在这条河流上制造不同大小的波浪。接收端通过测量这些波浪的大小，就能“读出”我们想要传递的信息。
频率与颜色：更多维度的信息编码
除了振幅，光还拥有另一个至关重要的属性——频率。频率决定了光的颜色。我们看到的不同颜色，本质上就是不同频率的光波。红光频率最低，紫光频率最高，中间夹杂着橙、黄、绿、蓝等各种颜色。
频率的变化为信息传递提供了更多的可能性。我们可以通过调制光波的频率来编码信息。例如，我们可以设定一个特定的频率代表“开”，另一个频率代表“关”，或者用一系列不同的频率组合来代表更复杂的指令。这就像我们通过吹奏不同的音符来谱写旋律一样，每一个音符（频率）都携带特定的意义。
所以，我们既可以改变光的“高低”（振幅），也可以改变光的“音调”（频率）。这两种方式结合起来，可以让我们以更丰富的方式来承载信息。想象一下，你不仅可以控制波浪的大小，还能同时改变波浪的快慢，这样你就能在同一条“信息河流”上同时传递更多、更复杂的内容了。
偏振：隐藏的密码本
偏振是光波另一个有趣的特性，它描述了光波电场振动的方向。我们通常看到的光是未偏振的，它的电场可以在各个方向上随机振动。但是，通过特殊的介质，我们可以控制光波电场振动的方向，让它沿着一个特定的方向振动，这就是偏振光。
就像振幅和频率一样，我们可以利用改变光的偏振方向来编码信息。例如，我们可以设定一个方向代表“左转”，另一个方向代表“右转”，或者用不同的偏振角度组合来传递更复杂的代码。这有点像我们用手势来传递信息，每一个手势的角度或方向都代表着一个不同的含义。
偏振的利用，为信息传递增添了第三个维度。这意味着我们可以通过组合振幅、频率和偏振，在同一束光上携带更加海量的信息。
为什么光是绝佳的信息载体？
现在我们知道了光是如何携带信息的，但为什么光会成为如此理想的信息载体呢？原因有很多：
速度快： 光速是宇宙中最快的速度。这意味着信息可以在瞬间从一个地方传递到另一个地方，这对于现代通信至关重要，比如互联网、光纤通信等。想象一下，如果用声音传递信息，需要多久才能跨越大陆呢？
带宽大： 光波的频率非常高，这意味着它的“通道”非常宽敞。我们可以在这个宽敞的通道里同时传输大量的不同频率的光，就像在一条宽阔的高速公路上同时行驶着无数辆汽车，每辆车都承载着不同的货物（信息）。这就是我们常说的“光通信”之所以高效的原因。
干扰小： 与电信号不同，光信号在传播过程中不容易受到电磁干扰的影响，这使得信息传递更加稳定可靠。它就像一个不受外界打扰的、专心致志的信使。
损耗低（光纤）： 通过光纤传输的光信号，其损耗非常小，能够以高质量传播很远的距离，这极大地降低了通信的成本和复杂度。
总结：从电磁波到信息洪流
从根本上来说，光能够携带信息，是因为它是一种周期性变化的电磁波，其振幅、频率和偏振等属性都可以被精确地控制和调制，从而编码各种形式的信息。我们通过改变光的这些属性，就像在一条高速信息流上不断地“雕刻”着我们想要传递的“信息图案”。
从最简单的 Morse 电码，到现代高清视频、大数据传输，光，这位沉默的信使，凭借其超乎想象的速度、广阔的承载能力和稳定性，已经成为我们连接世界、获取知识、分享情感的不可或缺的桥梁。下次当你看到一道光，不妨想象一下，它可能正承载着来自远方的问候，或是网络上的一串数字，悄无声息地在你我之间传递着无尽的信息。
我们每天都沐浴在光之中，从清晨的第一缕阳光到夜晚的璀璨星光。然而，这看似简单纯粹的光，实则是一位技艺精湛的信使，无声无息地将我们所需的信息源源不断地传递给我们。那么，光究竟是如何做到这一点的？它为什么拥有如此强大的信息承载能力呢？要理解这一点，我们需要深入光本身的奥秘。
首先，我们要明白，光并非静止不动的一团能量，它是一种电磁波。你可以想象它就像水面上荡漾开来的涟漪，但这种涟漪的本质是电场和磁场的周期性振荡，并且它们以惊人的速度（大约每秒三十万公里）在空间中传播。正是这种“波”的特性，为光携带信息奠定了基础。
振幅与载波：信息的“内容”和“躯体”
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然而，单纯改变振幅是不够的，我们也需要一个“载体”来承载这些变化。这个载体就是载波，也就是那个稳定传播的光波本身。你可以把载波想象成一条固定频率和振幅的河流，而我们改变振幅的操作，就像是在这条河流上制造不同大小的波浪。接收端通过测量这些波浪的大小，就能“读出”我们想要传递的信息。
频率与颜色：更多维度的信息编码
除了振幅，光还拥有另一个至关重要的属性——频率。频率决定了光的颜色。我们看到的不同颜色，本质上就是不同频率的光波。红光频率最低，紫光频率最高，中间夹杂着橙、黄、绿、蓝等各种颜色。
频率的变化为信息传递提供了更多的可能性。我们可以通过调制光波的频率来编码信息。例如，我们可以设定一个特定的频率代表“开”，另一个频率代表“关”，或者用一系列不同的频率组合来代表更复杂的指令。这就像我们通过吹奏不同的音符来谱写旋律一样，每一个音符（频率）都携带特定的意义。
所以，我们既可以改变光的“高低”（振幅），也可以改变光的“音调”（频率）。这两种方式结合起来，可以让我们以更丰富的方式来承载信息。想象一下，你不仅可以控制波浪的大小，还能同时改变波浪的快慢，这样你就能在同一条“信息河流”上同时传递更多、更复杂的内容了。
偏振：隐藏的密码本
偏振是光波另一个有趣的特性，它描述了光波电场振动的方向。我们通常看到的光是未偏振的，它的电场可以在各个方向上随机振动。但是，通过特殊的介质，我们可以控制光波电场振动的方向，让它沿着一个特定的方向振动，这就是偏振光。
就像振幅和频率一样，我们可以利用改变光的偏振方向来编码信息。例如，我们可以设定一个方向代表“左转”，另一个方向代表“右转”，或者用不同的偏振角度组合来传递更复杂的代码。这有点像我们用手势来传递信息，每一个手势的角度或方向都代表着一个不同的含义。
偏振的利用，为信息传递增添了第三个维度。这意味着我们可以通过组合振幅、频率和偏振，在同一束光上携带更加海量的信息。
为什么光是绝佳的信息载体？
现在我们知道了光是如何携带信息的，但为什么光会成为如此理想的信息载体呢？原因有很多：
速度快： 光速是宇宙中最快的速度。这意味着信息可以在瞬间从一个地方传递到另一个地方，这对于现代通信至关重要，比如互联网、光纤通信等。想象一下，如果用声音传递信息，需要多久才能跨越大陆呢？
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干扰小： 与电信号不同，光信号在传播过程中不容易受到电磁干扰的影响，这使得信息传递更加稳定可靠。它就像一个不受外界打扰的、专心致志的信使。
损耗低（光纤）： 通过光纤传输的光信号，其损耗非常小，能够以高质量传播很远的距离，这极大地降低了通信的成本和复杂度。
总结：从电磁波到信息洪流
从根本上来说，光能够携带信息，是因为它是一种周期性变化的电磁波，其振幅、频率和偏振等属性都可以被精确地控制和调制，从而编码各种形式的信息。我们通过改变光的这些属性，就像在一条高速信息流上不断地“雕刻”着我们想要传递的“信息图案”。
从最简单的 Morse 电码，到现代高清视频、大数据传输，光，这位沉默的信使，凭借其超乎想象的速度、广阔的承载能力和稳定性，已经成为我们连接世界、获取知识、分享情感的不可或缺的桥梁。下次当你看到一道光，不妨想象一下，它可能正承载着来自远方的问候，或是网络上的一串数字，悄无声息地在你我之间传递着无尽的信息。
网友意见
首先，光是一种电磁波，其振幅、频率，相位等物理特性都包含了信息，那么先来简单了解下电磁波是如何作为信息载体进行信号传输的，光携带信息的原理与之类似。
一般的简易通讯模型如图所示，调制器将信源产生的信号加载到载波上，通过无线信道进行传输，然后通过解调器解调，去除噪声后得到信源发出的信息。
题主所问的“光是怎么携带信息“其实主要是上述模型中的调制过程，下面简单介绍信号的调制解调过程。由于电磁波具有幅度、频率、相位等特性，那么就可以通过调节电磁波的这三种特性来表现不同的状态，利用这三种特性的调制手段分别称为调幅、调频和调相。
对于模拟信号而言，其幅度调制的原理非常简单，如图所示，待调制信号幅度随时间变化，频率不确定，由于发射天线的限制不能够直接传输，在加上一个直流信号后将其幅度抬升到全为正值，然后加载到高频载波信号上，得到调制后的信号具有固定的频率，可以传输的同时其幅度保留着原信号的波形，实现了信息的加载。从数学上看，一个随时间变化的幅度函数m’(t)在经过调制（假设为正弦波调制）后变为：
解调器的作用就是根据得到的波形将原信号函数解出来即可，具体解调方式在此不进行介绍。
以上是模拟信号的幅度调制原理，对于数字信号也是如此，其三种调制方式的示意图如下：
数字信号对应0和1的一串字符，转换为电信号可以是电压的开关或者电流的有无，对应的波形是一串矩形波，因此只需要在幅度、频率和相位上分别定义两个不同的数值即可进行对应的幅度调制、频率调制和相位调制。比如调幅就可以通过脉冲波实现，调频（相）可以通过控制发射不同频率（相位）的电磁波来实现。
当然这些只是简单的电磁波信息加载原理，实际应用中情况会更加复杂，有兴趣的同学可以自学通信电子电路类和数字信号处理等课程，或参考电磁波如何携带信息：调制与解调；电磁波是怎么传递数字信号的？或者加入我们物理所团队，保管分分钟带你吃鸡带你飞！
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