光的本性浅析

学号：2009****** 本科学年论文

学院物理电子工程学院

专业物理学

年级2009级

姓名***

论文题目光的本性浅析

指导教师张东玲职称讲师

成绩

2011 年 06 月02日

目录

摘要 (1)

关键字 (1)

Abstract (1)

Key words (1)

引言 (1)

1 光的波动说和微粒说 (1)

1.1微粒说 (2)

1.2波动说 (2)

1.3波动说的复兴 (3)

1.4微粒说与波动说的争论 (4)

2 光的电磁波理论 (4)

3 光子理论 (5)

4 光的波粒二象性的确立 (6)

5量子光学现代光本观 (6)

6对光本性的新讨论 (6)

6. 1光的粒群波的波粒性统一及其物理现象的解释 (6)

6. 2对光的本性的阐述 (7)

7结束语 (7)

参考文献 (8)

光的本性浅析

学生姓名：张新理学号：20095040118

单位：物理电子工程院专业：物理学

指导教师：张东玲职称：讲师

摘要：本文简单介绍了对光本性的探索历程，从牛顿的微粒说到光的波粒二象性，经历了艰难的研究过程，我们对光的认识和探索源于历史的积累，通过不断的探索，对光本性有了更深入和明白的了解，解决了人们的很多疑问，也使光更好的为我们所利用，微观世界的发展注定人们对光的研究也会越来越深入。

关键字：光的本性；波动说；粒子说；波粒二象性；量子力学；粒群波

Briefly talk about the nature of light

Abstract:This article simply introduces the exploration of optical nature process .People have gone through difficult research process from the Newton particles said to light wave-particle duality .Our visual recognition and explore come from historical accumulation .Through continuous exploration, we know optical nature better, and we solve many problems about it, also we make full use of

light .With the development of the micro world, our study about light will also become more and more widely.

Key words:light nature; fluctuation said; particle said; wave-particle duality; quantum optics; particle swarm wave

引言

光学既是物理学中最古老的一门学科，又是当前科学领域中的最活跃的前沿阵地之一，具有强大的生命力，很久以来，人们对光就进行了各种各样的研究。光到底是什么东西呢？这个问题困扰了许多有智之士。对光本性的研究在历史上经历了一个漫长而曲折的过程。

1 光的波动说和微粒说

1.1微粒说

17世纪英国著名的科学家牛顿，关于光的本性，他是这样认为的：光是发

光物体接连不断地向周围空间发射高速直线飞行的光粒子[1]，一旦这些光粒子进入人的眼睛，冲击视网膜，就引起了视觉，这就是光的微粒说．牛顿用微粒说轻而易举地解释了光的直进、反射和折射现象．由于微粒说通俗易懂，又能解释常见的一些光学现象。

它无法解释为什么几束在空间交叉的光线能彼此互不干扰地独立前时，为什么光线并不是永远走直线，而是可以绕过障碍物的边缘拐弯传播等现象。解释光的折射定律比较麻烦，根据牛顿的推算，光在介质中速度要比光在真空中速度要大(后来知道这是错误的，可是当时无法判断这个推算正确与否)。

几束光相遇后会彼此毫无妨碍地继续向前传播。牛顿认为光的反射是由于光微粒受到介质的排斥所致，折射是微粒受到介质的吸引所致，那么一束光射到介质表面时，既有反射又有折射，为什么介质对光微粒“有亲有疏”呢？如果把光看成微粒，那么它将像飞行子弹那样在传播过程中相碰撞，因而要改变传播方向，但这与事实是不符的。这表明光的独立传播与光的机械微粒流概念是不相容的，它成为微粒说的致命弱点。

光的衍射现象更难用微粒说解释。

1.2波动说

荷兰物理学家惠更斯（Christian Hugeness，1629.4.14-1695.6.8）在胡克、笛卡尔等人的基础上提出了光是震动传播的假说。他认为光是发光体中的微小粒子震动在弥漫与宇宙空间的以太中的传播过程。他认为当以太振动时，每一个以太的介质点就是光的振动源，并向周围传播球面次波。这些传播的次波组合在一起的包络面就是下一个瞬间的新波面，这就是著名的“惠更斯原理”。[1]这种原理解释了光的反射,确认了光是一种波动运动，并还推论出光波在水中的速度小于在空气中的速度。符合了当时光速在空气中和水中的对比测定，这就证实了光的波动性解释是正确的。1678年，惠更斯把光波假设为一纵波，推导和解释了光的直线传播、反射和折射定律，书中并末提到关于光谱分解为各种颜色的问题。惠更斯的光的波动理论是研究碰撞现象的一个直接结果，他认为光是一种问题冲量，他类似于球与球之间的冲量的传递，这一研究代表了光学研究中物理观念和数学观念的联合。

波动说不但解释了几束光线在空间相遇不发生干扰而独立传播，而且解释了光的反射和折射现象，不过在解释折射现象时，惠更斯假设光在水中的速度小于