4 微观世界与量子论思维激活 如图 6-4-1 所示,大千世界,五彩斑斓,雨后彩虹令人赏心悦目,蓝天白云使人心旷神怡,大街上闪烁的霓虹灯令人目不暇接……这一切都是“光”的杰作
我们生活在一个光的世界,可是你有没有想过,“光”到底是一种怎样的物质呢
图 6-4-1 提示 在研究光的本性的历史上,具有代表性的学说有五种
(1)微粒说:这个学说是 17 世纪末提出的,代表人物是牛顿
牛顿根据光的直线传播、光的反射和折射、光具有能量等特点,提出光是由一种具有完全弹性的球形微粒大量聚集而成的,这些微粒在均匀介质中以极高的速度做直线运动
(2)波动说:这个学说的代表人物是与牛顿同时代的荷兰物理学家惠更斯
他根据光与机械波有类似特征,提出光是以光源为振源的某种振动,光是在一种特殊的弹性物质“以太”中传播的弹性机械波
但实验证明这种“以太”物质是不存在的
从现代光学论来看,微粒说和波动说都没有能揭示光的实质
在当时的实验条件下各自只能解释一些光现象,但又有一些无法解释的问题
(3)电磁说:这个学说的代表人物是麦克斯韦
19 世纪后期,麦克斯韦根据理论上得到的电磁波的速度与实际测得的光速相同、电磁波和光都可以在真空中传播而不需要介质等,预言光是一种电磁波
后经赫兹实验证实电磁波确实存在,这样光的电磁说就诞生了
经过科学家的努力,测出了光波的波长,并同各种电磁波一起组成了排列有序的电磁波谱,光作为一种电磁波在电磁波谱中占据了它应有的位置
光的电磁说使光的波动理论发展到了相当完美的程度,取得了很大的进步,使人们在对光的认识上跨进了一大步
(4)光子说:这个学说的代表人物是爱因斯坦
光子说的要点是:光由光子组成,在空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光子,每个光子具有能量 E=hν
(5)光的波粒二象性:现在,科学家对光的本性的认识是:光具有波粒二象性
个别光子的行为显示出粒