关于人类对光的本性认识的发展过程的再认识.pdf

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1、科技信息○高校讲坛○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2011年第9期关于人类对光的本性认识的发展过程的再认识邹立宇何基杰（浙江海洋学院数理与信息学院浙江舟山316000）【摘要】对光本性的认识贯穿于物理学光学学科发展的整个过程。时至今日，光本性问题在光学这个古老而又常新和充满希望的学科中仍占有重要位置。本文从光学的发展史入手，阐述了不同时代的科学家在探讨光的本性问题的曲折过程。通过人们逐步对光的本性的认识，思考科学的艰辛历程，感受科学家的治学精神和探究方法。【关键词】光的本性；光的微粒说；光的波动说；波粒二象性【Abstract】Kno

2、wledgeofthenatureoflightrunsthroughthewholedevelopmentprocessofopticsdiscipline.Theproblemoflightnaturestillholdsanimportantplaceinthisoldandpromisingfield.Thistextisprobingintotheproblemofthenatureoflight;beginningfromthedevelopmenthistoryofoptics.Itistheintensioninthispapertoponder

3、overthescientifichardworkandfeelthespiritofscientists’scholarlyworkbyunderstandingofthenaturaloflightstep-by-step.【Keywords】Natureoflight；Corpusculartheoryoflight；Wavetheoryoflight；Waveparticleduality0引言牛顿以他的光的色散实验为基础，进一步发展了他的微粒说。牛顿反驳了惠更斯的波动说，对他的微粒说进行了系统的理论解释。[5]牛光的本性是一个既古老、艰难而又十分重要的

4、物理学基本问题。顿在论述他的微粒说时，也曾吸收波动说的某些观念，并试图解决微这个问题约有350年的历史。17世纪中叶，以牛顿为代表的光的粒子粒说与波动说的论争，最终把两种理论统一起来。牛顿的微粒说尽管说学派和以惠更斯为代表的光的波动说学派就已开始对其进行研究。有其局限性的一面，但在探索光的本性的认识道路上，它与波动说同后来，包括爱因斯坦在内的一批杰出的物理学家为之付出了长期的努样是一个重要的里程碑。波动说主要代表人物惠更斯于1695年去世，力。回顾光学发展的历程，不同时代对光本质的认识都有它的时代局波动说的一方无人能与牛顿进行论争，同时由于牛顿本人的科学声誉限性

5、，从几何光学时代、波动展示光本质的不断深入的认识过程。今越来越高，牛顿的微粒说也就因此成为处于支配地位的学说。[6]天，光学已发展成为一个广阔的研究领域，对光的本性的研究仍然具2.4杨氏及其波动说有理论和现实意义。1801年，英国物理学家托玛斯·杨设计并进行了光的双缝的实1光学的早期发展验，并用光的波动说成功地解释了光的干涉现象，而光的微粒说则对此无能为力，对光的波动说作出了有力的证实[7]。1817年，杨氏放弃了1604年，刻卜勒发表了一篇几何光学论文，对光的直射现象，反惠更斯认为光波是一种纵向波的理论，而提出了光波是一种横向波的射现象以及视觉作了一些初步的理

6、论解释。1620年，斯涅尔对几何光假说，从而对光的偏振现象作出了较为成功的解释。另外，菲涅耳成功学现象进行了较为系统的实验研究与数学分析，发现了几何光学现象地进行了新的光的干涉实验，使波动说在与微粒说的对比中，占据了的两条基本定律：反射定律和折射定律，奠定了近代几何光学的初步明显的理论优势，但波动说的胜利并非波粒之争的终结。到了19世纪基础。1637年，笛卡尔提出光可能是一种类似微粒的性质；光是一种后期，新的光学问题又使波动说陷入新的理论危机。以“以太”为媒质的压力[1]。以斯涅尔和笛卡尔两人的光学成果为代表，几何光学和物理光学在17世纪初期均已奠定初步的基础。

7、3麦克斯韦光辉预言和爱因斯坦的新学说2波动说与微粒说之争麦克斯韦用包含着二十个变量的方程组来描述电磁场，天才地预言了电磁波的存在，并推算出电磁波在真空中的传播速度与光束相2.1波动说与微粒说的萌芽同，大胆断言光是电磁波，光的波动说由此发展到了十分完美的地步。1655年，格里马第发现，物影总比假定光线直线传播时应有的大赫兹在用实验验证电磁波学说时偶然发现的为光电效应使光的电磁小还要大一些，而且物影的边缘总是模糊的。他的实验结果难以用笛波说遇到了新的困难。1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁辐射卡尔的微粒说来解释，他认为光是一种作波浪式传播的流体。胡克重能量分布

8、时发现，只有认为电磁波的