高中物理 光的干涉 02 教案光究竟是什么
这个问题困绕了科学家们很长的时间
从光的直线传播、反射定律看,光很象是一种弹性良好的粒子流(用惯性、动量守恒解释)
而且,从光的折射方面考察,它和粒子之间似乎也有某种共性(譬如,网球往水中的折射,也会满足一个入射角和折射角的正弦之比为恒量的规律),因此,十七世纪,人们提出光是实物粒子流(粒子足够小、弹性足够好),持这种观点的代表是牛顿
但是,光在传播时,也有一些用微粒说不能解释的现象,如衍射、干涉、偏振等
这些都是波动的典型特征
于是,十七世纪中叶,就已经出现了光是一种波的学说,坚持波动说的典型物理学家是(荷兰)惠更斯
一方面由于惠更斯的波动说确实存在缺陷(解释直进、在真空中传播有困难),另一方面,由于牛顿在十七~十八世纪形成的泰斗地位——虽然没有足够的理由表明牛顿是微粒说的顽固坚持者(事实上,牛顿本人就在 1675 年做了牛顿环的实验,并提出了“波具有周期性”的观点)——但微粒说一度占据了上风
甚至在整个十八世纪,波动说没有实质性地得到发展
到十九世纪,人们对于光的本性研究的手段更先进了,电磁场的理论也逐渐成熟
因此,在 60 年代,光的电磁波说被推了出来,它的代表物理学家是麦克斯维
由于麦克斯维的电磁波说和惠更斯的以太(弹性)波学说有着本质的区别,在解释各种光学现象时也非常成功,因此,人们一度认为它已经足够完美了
但是,到十九世纪末,人们发现了光电效应,这使光的电磁波说遇到了空前的困难
在这种背景下,光的能量子说(光子说)应运而生,它的代表物理学家是爱因斯坦
爱因斯坦提出光子说,并不意味着电磁波说倒退到牛顿的微粒说(因为量子和弹性微粒是两个本质不同的概念)
由于光子说主要是偏重于解释光的能量传递方面的特征,实质上并没有否定光的电磁波学说(基于光的传播方向得出结论)
光究竟是什么
现在的权威性观点是:量子性和波动性都是光的属性之