光的本性

發(fā)布者：cj_wbp   發(fā)布時(shí)間：2019-11-29 13:31:00   點(diǎn)擊數(shù):

 

自古以來(lái)，人類對(duì)于光的現(xiàn)象就已積累了許多知識(shí)。我們的祖先對(duì)光現(xiàn)象的研究為時(shí)更早，關(guān)于光的直進(jìn)原理和凹鏡的制作，在b《墨經(jīng)》中早有記載。關(guān)于光的本性和傳播問(wèn)題，也很早引起人們的注意。但是直到近代，人們才認(rèn)識(shí)到光的電磁本性，它既有波動(dòng)性，又具有粒子性。

生活在17世紀(jì)的惠更斯提出光的波動(dòng)說(shuō)，認(rèn)為光像水波一樣傳播，兩個(gè)波峰之間的距離叫波長(zhǎng)，單位時(shí)間內(nèi)的波動(dòng)次數(shù)叫頻率。不同波長(zhǎng)（頻率）的光顏色不同，各種不同波長(zhǎng)（頻率）的光構(gòu)成光譜。

光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象證明了光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)。

光具有波動(dòng)性，那么光究竟是一種什么波呢？在19世紀(jì)70年代，麥克斯韋曾從理論上預(yù)言，電磁波的傳播速度等于光速，它跟光一樣，也發(fā)生反射、折射、干涉和繞射等現(xiàn)象。不久，德國(guó)物理學(xué)家赫茲和俄國(guó)物理學(xué)家列別捷夫用實(shí)驗(yàn)完全證實(shí)了光現(xiàn)象實(shí)質(zhì)上是一種電磁現(xiàn)象，光波就是一種頻率很大的電磁波。

電磁波就是電磁場(chǎng)在空間中的傳播，而電磁場(chǎng)是一種特殊形式的物質(zhì)，所以，光的電磁學(xué)說(shuō)揭露了光的物質(zhì)性。列別捷夫還用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光的物質(zhì)性，他在真空箱里裝了一個(gè)帶有槳葉的很輕的可動(dòng)裝置——光車，使強(qiáng)烈的光束穿過(guò)暗箱上的小孔射到光槳車葉上。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光束像水射到水車的水輪上那樣，光車轉(zhuǎn)動(dòng)了，從而證實(shí)了光的物質(zhì)性。

光不僅具有波動(dòng)性，還具有粒子性。光的粒子性是在人們解釋光電效應(yīng)時(shí)被認(rèn)識(shí)的。金屬物體受到射線照射時(shí)，有電子從表面逸出，這個(gè)現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。1888年，俄國(guó)科學(xué)家斯托列托夫研究了光電效應(yīng)，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻不能用光的波動(dòng)理論解釋。

后來(lái)愛(ài)因斯坦提出光的量子學(xué)說(shuō)來(lái)解釋這個(gè)現(xiàn)象，這個(gè)學(xué)說(shuō)認(rèn)為，光是由光源發(fā)出的一顆一顆不連續(xù)的粒子流，這種粒子叫做光子或量子。光子具有一定的能量，每個(gè)光子的能量和光的頻率成正比。

愛(ài)因斯坦提出光的量子學(xué)說(shuō)圓滿地解釋了光電效應(yīng)，從而使我們認(rèn)識(shí)到光是具有粒子性的。