• 光的本质是什么?

  • 发布时间:2017-07-01 15:11 浏览:加载中
  •   17世纪初,在天文学和解剖学等相关学科的推动下,并伴随着光学仪器的发明和制造,光学被卓越的科学探秘者开拓出了一块醒目的空间。到17世纪末,光学已经成为了物理学的一个重要分支,是物理学中应用最为广泛的一个部门。

      关于光的本性问题,笛卡儿在他《方法论》中提出两种假说。一种假说认为,光是类似于微粒的一种物质;另一种假说认为,光是一种以“以太”为媒质的压力。他的这两种假说为后来的微粒说和动说的争论埋下了伏笔。

      光的微粒说:17世纪的牛顿认为:光是由一组弹性小球般的机械微粒组成的粒子流,发光物体连续向周围空间发射高速直线飞行的光粒子流,一旦这些光粒子进入人的眼睛,冲击视网膜,就会引起视觉,这就是光的微粒说。牛顿用微粒说解释了光的直进、反射和折射现象。

      但是,微粒说并非“万能”,它也有一些无法解释的现象,比如:为什么几束在空间交叉的光线能彼此互不干扰地独立前行?为什么光线并不永远走直线,而可以绕过障碍物边缘拐弯传播?等等现象。

      光的波动说:和牛顿同时代的荷兰物理学家惠更斯提出了与微粒说相对立的波动说。惠更斯认为,光是一种机械波,由发光物体振动引起,依靠一种叫“以太”的弹性媒质来传播的现象。波动说不但解释了几束光线在空间相遇不发生干扰而独立传播,还解释了光的反射和折射现象。但在解释折射现象时,惠更斯假设光在水中的速度小于在空气中的速度,这与牛顿的解释正好相反。

      尽管波动说能够解释不少光学现象,但由于它也很不完善,解释不了人们最熟悉的光的直进和颜色的起源等问题。

      19世纪中叶,由于精确测出光在水中的传播速度只有空气中速度的3/4,证明了波动说的正确性。波动说终于压过微粒说,取得了稳固的地位。

      复兴的微粒说:19世纪末,实验证明,地球周围根本不存在机械以太。没有以太,光波和电磁波是怎样传播的呢?光电效应的发现,使微粒说再次扬眉吐气。

      光电效应,是指金属在光的照射下从金属表面释放出电子的现象,所释放的电子称光电子。光电效应的发生只跟入射光的频率有关,只要入射光的频率足够高,无论其强度多弱,一旦照射到金属上,立刻就有光电子飞出。爱因斯坦运用光量子说——全新意义上的微粒说,将光电效应解释得清清楚楚。但是,爱因斯坦并未抛弃波动说,而是将两者巧妙结合,并辨证地指出:“光——同时又是波,又是粒子,是连续的,又是不连续的。自然界喜欢矛盾……”
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