光电磁波-电磁辐射可表示为由独立光子组成光子流
19世纪末人们意识到，光作为电磁波的经典描述虽然符合麦克
斯韦方程，但是无法正确解释重要的光学现象。尤其是光与物质的
相互作用，例如光的受激辐射或吸收，要求进一步改进理论框架。
爱因斯坦提出了突破性的假没，认为光是由具有能量的量子组成的
…，即所谓的光子。因此，如果把光看作是由独立光子组成的光子
流，这样电磁辐射特性测量就存在较终测量极限。所以科学家和工
程师们都希望对光进行较精确的测量，即测量单个光子。
电磁辐射可以表示为由独立光子组成的光子流。在固态探测器
中(如光电阴极或半导体光电传感器)，具有足够能量的每个光子能
够产生一个或几个自由运动的电荷载流子，采用雪崩效应使电荷包
波倍增之后，就能够通过传感电子电路探测到。两类噪声限制了具
有单光子探测能力的分辨率：①能够探测到的光子或光电子数量呈
现出统计涨落特性，通常将这种特性称为泊松分布；②自由电荷载
流子激发过程与热激发过程相互竞争，热噪声影响了光电荷激发(
“暗电流”)和电子电荷探测电路的性能(“约翰逊噪声”和“随机
电报信号噪声”)。这表明，根据物理定律和现有半导体制造工艺
性能，在室温环境下，具有视频速率的图像传感器能够探测到单光
子和光电子。
