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对光的本质的认识

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    發表於 2023-11-15 09:54:40 |只看該作者 |正序瀏覽
    光的本质是什么?从 17 世纪开始,一直存在微粒说和波动说的争论。牛顿 1704 年出版的《光学》一书提出了光的微粒说,认为光是发光体发出的有弹性的微粒流,沿直线行进。当光到达两种媒质的界面上时,由于界面的弹性作用,光线的入射角与反射角相等。它可以说明几何光学的原理。光的波动说最早由意大利学者格里马等在 1655 年提出,他设想光流体以很快的速度波动。惠更斯在 1678 年和 1690年比较系统地加以论述,他设想光是流体或是“以太”传播的纵波,其振动传播类似于声音那样的机械波。两种观点都能解释光的反射、折射等现象,但微粒说似乎更容易为人们所理解,因而略占上风。19 世纪初,英国科学家托马斯·杨发现了光的干涉现象:法国学者菲涅耳发现了光的衍射现象,这些现象是微粒说不能解释的,于是波动说又流行起来。特别是麦克斯韦电磁场理论提出以后,光是一定波长的电磁波得到理论和实验的充分证明。1902 年,德国物理学家勒纳德在实验中发现,用光照射金属表面,会有自由电子逸出,产生这种光电效应并不取决于光的强度和时间,而是决定光的频率(或波长):再者,如果在金属表面施加一个相反方向的电场,可以遏止电压的变化。但遏止电压却不是连续的,而是量子化的。这些现象是光的波动说包括电磁说所不能解释的。1905 年,爱因斯坦发表了《关于光的产生和转化的一个启发性观念》,提出光量子概念。他认为光是由一群光子组成,当每个光子的能量超过某一数值(逸出功)时,就能从被照射的金属中释放出一个电子,每个电子的能量等于光子的能量减去逸出功。所以光子的能量越大(即光的波长越短),电子的速度就越大。光子数量(光的强度),只能决定电子逸出的数量,这个理论与勒纳德实验完全一致。流行多年的光的波动说似乎又被颠覆了,再一次回到牛顿当年的“微粒说”光量子说是量子力学创立和发展中的重大事件之一。量子论对光的本质的认识并不是简单地回到微粒说的观点。根据量子说,包括光子、电子在内的任何傲观粒子都同时具有波动性,它们是波动性和粒子性的统一。在光电效应的实验中,光粒子性处于矛盾的主要方面,在微观尺度很小的范围内如原子内部,光波动性处于矛盾的主要方面。

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    發表於 2023-11-16 15:32:15 |只看該作者
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    發表於 2023-11-15 09:55:13 |只看該作者
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