光的本性浅析
关于光的本性的争论
关于光的本性的争论关于光的本性的探索可追溯到古希腊时代，毕达哥拉斯学派和原子论派认为光是物体所发出的粒子，亚里士多德则认为光是透明介质中的运动和变化，这些都可认为是微粒说和波动说的萌芽。
近代微粒说由笛卡儿首先提出的，他认为光由大量的微小弹性粒子所组成，并用此假说解释了光的反射和折射。
意大利物理学家格里马第（Francesco Maria Grirnaldi，1618～1663）首先从实验上观察到光的衍射现象，这是光的波动学说的佐证。
牛顿的分光实验以及牛顿环的发现使他意识到，光本质上是运动的微粒，他不能正确地解释由他自己做出的伟大发现。
与牛顿同时代的胡克和惠更斯主张光是一种波动，由此展开了近两个世纪的光的本性之争。
1、牛顿倡导的光的微粒说在自然界里，光是人们日常生活中最熟悉的一种现象，光能使世界上一切物体呈现出它们的形状和颜色我们赖以生存的氧气和食物的产生，也是以植物的光合作用为基础的。
总之，人类的生活离不开光。
多少世纪以来，科学家们为探索光的本性作了大量的实验，提出了许多理论，但是至今还没有能得出最终的、根本性的回答。
究竟光是什么？即关于光的本性这个问题的认识，在不同的历史发展阶段，是不断变化着的，甚至在同一历史时期，也存在两种截然相反的观点。
十七世纪，为了解释这些基本规律，形成了两大学派：一派是以牛顿为代表的“微粒说”，另一派是由胡克、惠更斯为代表所倡议的“波动说”。
1664―1668年，牛顿独立地对色和色散进行了实验研究，1669―1671年间，在剑桥大学授课时阐述了他的研究结果：他让太阳光通过一块三角棱镜，经棱镜射出的光束是一条按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺序排列的彩色光带。
这种光带就称为“光谱”。
白光就是由这几种光混合而成的。
为了解释这些光学现象，牛顿提出了光的微粒说；他认为：光是由弹性微粒流组成，由光源发出，以高速作直线运动。
牛顿以此为论据，阐明了光沿直线传播的性质及反射定律，也解释了光的折射现象。
高三物理总复习光的本性.
【解析】本题实际考查的是干涉知识的应用， 要认真读题，实际很简单，要消除反射回来的 红外线，即要使红外线全部透射，此膜即为增 透膜，厚度最小应为λ/4，综上所述答案为：B.
【解题回顾】解决本题，要求学生要能理解 增透膜的含义及作用，增透膜从薄膜前后表 反射叠加后相互削弱，从而减少反射光强度， 增加透射光的强度.
二、光子说 1.光子说：空间传播的光不是连续的，是一份一份的， 每一份叫一个光子，每个光子的能量E=h ν0(其中 h=6.63×10-34Js，称做普朗克常量). 爱因斯坦就是因为提出了光子说及对光电效应的研究而 获得诺贝尔物理学奖的.
2.光子说对光电效应的解释. 光子照射到金属上时，某个电子吸收光子的能量后动能变大，若 电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面， 成为光电子. ①光子的能量和频率有关，金属的逸出功是一定的，光子的能 量必须大于逸出功才能发生光电效应，这就是每一种金属都存在 一个极限频率的原因；
三、电磁波及电磁波谱 1.电磁波按波长由大到小的顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外 线、X射线、γ射线. 2.不同电磁波产生的机理不同；无线电波由振荡电路中自由电子的周期 性运动产生的；红外线、可见光、紫外线由原子外层电原子受激发后产生 的；X射线由原子内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后 产生的. 3.不同电磁波的特性不同：无线电波易发生干涉和衍射；红外线有显著的 热效应；可见光引起视觉反应；紫外线有显著的化学效应和荧光屏效应；X 射线的穿透本领很大；射线的穿透本领最强. 【说明】光子能量和光强是两个概念，要注意区分，光子能量是指一个 光子具有的能量，在数值上光子的能量E=hν光强是指在垂直光的传播方向 上，单位面积上单位时间内获得所有光子能量的总和，它应当是由单位时 间内的光子数与光子能量共同决定.光子能量大并不意味着光强大，同样光 强大也不等于每个光子的能量大.
对于光本质的认识的争论
对于光本质的认识的争论人们对于光本质的认识，源于一个古老的问题“光究竟是什么？”。
历史上很多学者对这一问题进行过探索，十七世纪以来，随着伽利略近代物理学研究方法的确立，有关光学研究的各种实验开始涌现，过去零零散散的光学理论得以相互整合，于是对于光本质的认识成为光学理论发展过程中需要首先解决的问题。
17世纪以来关于光的本质的认识的大争论，总共包括了四次波动学说与微粒学说的交锋，其中包括以牛顿为代表的微粒说与以惠更斯为代表的波动说的交锋。
牛顿不仅擅长数学计算，而且能够动手制造各种设备和从事精细实验-色散实验，1672年，牛顿发表了《关于光和颜色的理论》提出了光的微粒说，认为光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直线运动路径，认为光的复合和分解是不同颜色微粒混合在一起有被分开一样。
而惠更斯是著名的天文学家，物理学家和数学家，继承并完善了胡克的观点，对光的本性问题与牛顿的分歧激发了他对物理光学的热情，重复牛顿的光学实验，仔细研究了牛顿的实验和格里马第的实验，认为其中有很多现象都是微粒说所无法解释的，并认为：光是一种机械波；光是靠一种物质载体来传播的纵波，传播它的物质的载体是“以太”；波面上的各点本身就是引起媒质振动的波源。
1678年，惠更斯在法国科学院的一次演讲中，公开反对了牛顿的光的微粒说，他指出，如果光是微粒性的，那么光在交叉时就会因发生碰撞而改变方向，但当时并没有发生这种现象；而且用微粒说解释折射现象，得到的结果与实验相矛盾。
此后于1690年出版《光论》，正式提出了波动说，建立了惠更斯原理。
而牛顿反对惠更斯的理由是：如果光是一种波，它应该同声波一样可以绕过障碍物，不会产生影子；冰洲石的双折射现象说明光在不同的边上有不同的性质，而波动说无法解释其原因。
牛顿和惠更斯关于光的本质的认识之所以会各持己见，从自然辩证法的角度出发，主要表现在以下几个方面：首先，科学知识的构成不同。
科学认识过程的成果是科学事实，科学定律，科学假说以及由逻辑推理和实验检验而建立起来的科学理论。
从光的干涉现象谈光的本性
从光的干涉现象谈光的本性
光的干涉现象是指光线在相遇点处产生干涉现象，光线的波动
性质引起光线的干涉。
这一现象可以用双缝干涉或干涉条纹来解释。
根据光的干涉实验，光的本性可以简单地描述为波动性质。
干
涉是指两个光波相遇并产生交替波峰和波谷的现象。
这种交替的波
峰和波谷产生了光的干涉条纹。
另外，光的波长和频率是物理参数，而光速则是物理定量所不
可避免的衡量对象。
光的波长和频率决定光的颜色，而光速决定光
的速度和传播距离。
因此，光的本性可以分为光电效应和光的波动
性质。
光的波动性质是最初被认可的光的性质，它主要包括光的反射、折射、干涉、衍射等现象。
在这些现象中，光的波动性质可以直接
被观察到和计量。
光的波动性质可以通过干涉实验来证明。
当两束光波相遇时，
光的振幅加起来，交替增强和衰减，形成一系列交替的明暗条纹。
这些条纹可以直接观测到，从而进一步证明光的波动性质。
光的互相作用是能量和动量的传递，可以用于解释光正在和其
它现象的相互作用，例如譬如照相和激光等。
总之，光的干涉现象为光的波动性质提供了明显的证据。
这一
现象为光的本性提供了有力的证据，光是一种具有波动性质的电磁
辐射，它的众多特性可以直接观察和计量。
1。
浅谈光的本性认知发展历程
浅谈光的本性认知发展历程作者：师家庆来源：《文存阅刊》2020年第14期摘要：自然科学的发展是人类不断揭露矛盾和克服矛盾的过程。
它的不少规律和理论是直接从生产实践中总结出来的，但也有很多的理论是在科学技术发展前提下对众多的科学假说进行证实或者部分证实的产物，这一产物本身其实也不是完美的，而是一个新的、有质的飞跃的一个新的假说。
其中，光学中对于光的本性——波粒二象性的描述就是很典型的例子。
关键词：理论;科学假说;光学;波粒二象性一、光学的早期发展光学是一门古老而又年轻的学科。
中国的《墨经》、希腊的《光学》等书中，均对光的一些规律进行了描述。
从这时候开始，一直到15世纪末16世纪初是光学发展的萌芽时期。
在这一阶段，所有光学的研究均未涉及光的本性。
二、光的微粒说17世纪中叶，人类开始对光的本质进行探讨。
人们在光的反射、折射等理论的基础上，提出了光的微粒说。
最早由笛卡尔提出。
在力学、数学、天文学的发展中作出巨大贡献的牛顿发展了该模型，提出了光的微粒理论并着手通过实验来验证自己的假说。
然而，在他的很多实验中，结论指向了波动性，如牛顿环实验等。
由此使得牛顿在光的本性问题上犹豫了很久。
微粒说可以很好地解释光的直线传播、反射、折射定律，但对于干涉、衍射、偏振等现象的解释相当勉强，以致牛顿不得不在微粒说中添加了“振动”的因素，认为光微粒在传播途中会受到媒质振动的影响，从而使得光的微粒说能够站住脚。
由于牛顿在自然科学界的巨大声望，使得微粒说在整个18世纪占统治地位。
三、光的波动说1655年，意大利数学教授格里马第观测放在光束中的小棍子的影子时，发现了影子的宽度和直线传播前提下影子的宽度是有差距的。
据此他推想光可能是与水波类似的一种流体。
格里马第设计了一个实验：让一束光穿过小孔后照到暗室里的一个屏幕上。
他发现光线通过小孔后的光影明显变宽了。
格里马第进一步实验，他让一束光穿过两个小孔后照到暗室里的屏幕，这时得到了明暗条纹。
人类对光本性的认识
人类对光本性的认识
人类对光本性的认识，始于古希腊的有关光的思考。
他们认为光是航行太空中的一种能量。
后来苏格拉底等哲学家就光的性质建立了一套理论，并指出光会呈折射现象，这个命题在科学史上被认为是重要的一点。
由此，古希腊以及古罗马文化就给予了我们关于光本质的一些观点——光穿透空气，以弹射方式传播。
后来，16世纪的科学家对色彩的研究也对我们对光本质的认识有帮助。
红、黄和蓝为混合色，立马把光的三种波长特性提及出来，这是人类对于光的一个重要发展。
科学发展非常迅速，20世纪以来，主要由物理学家和光学家，以及电子技术的发展，加之现代的计算机技术的应用，现代的光学理论也在不断推进。
现代理论证明，光具有粒子和波之性质，是电磁波的特殊形式，在物理活动中发挥着重要作用。
因此，光已经成为科学研究中的重要内容之一。
许多领域，如激光、通信、精密测量等都建立在日益深入的人类对光本性的认识之上。
人类对光的本性的认识
光--17 世纪） 17世 纪的 微粒 说和 波动 说 19世纪 初波动 说理论 的完善 与发展 19世 纪下 半叶 光的 电磁 说 20世纪 初光的 量子说 （光子 说） 光的 波粒 二象 性
----------------？？？
启示
1、科学理论的建立有一个曲折过程
介质表面同时存在的反射及折射现象微粒说遇到困难
光的衍射现象更难用微粒说解释。
2、波动说：惠更斯提出的学说 ①内容：光是某种振动在介质中的传播，即光是某种波。 ②主要代表人物：惠更斯。 ③实验基础：光的独立传播规律。 ④能解释的现象：光的反射、
折射 光的独立传播规律
⑤波动说的困难：理论粗糙 对波动过程基本特征（空间、时间的双重周期性）缺乏 足够明确的表述 未能意识到波长短 不能解释：光的衍射、光的直线传播
5、光的波粒二象性 （1）内容：光即具有粒子性，又具有波动性，故 称光具有波粒二象性。 （2）实验基础：。 光干涉现象、衍射现象证明了光具有波动性；光电效应说明 光具有粒子性。因此光既具有波动性，又具有粒子性，无法 只用其中一种去说明光的一切行为。所以说光具有波粒二象 性
（3）波动性与粒子性的统一
光到底是什麽？？？
光的一种基本性质是：
光在同一种均匀物质里是直线传播的 事实 影的形成 小孔成像
光的另一种性质是
光线具有相交时互不扰乱的本领---光传播的独立性
光的本性学说的发展史
萌芽期 （2300 多年以 前---17 世纪） 17世 纪的 微粒 说和 波动 说 19世纪 初波动 说理论 的完善 与发展 19世 纪下 半叶 光的 电磁 说 20世纪 初光的 量子说 （光子 说） 光的 波粒 二象 性
在宏观世界中波动性与粒子性是对立的，在微观世界中 却可以是统一的。但既不可以把光当成宏观观念中的波，也 不可把光当成宏观观念中的粒子。大量光子运动规律表现出 波动性。个别光子的运动则显示出光的粒子性。波长越长， 频率越低，波动性越明显；波长越短，频率越高，粒子性越 明显。
光的本性
光的本性学习目的：1、理解光的干涉现象，理解产生明暗纹的条件，了解光的干涉现象的应用2、了解光的衍射现象和产生明显衍射的条件3、了解光是一种电磁波；了解无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线等都是波长不同的电磁波4、了解光谱和光谱分析的初步知识5．了解光电效应规律6．了解光子说主要内容：光的波动性1．人类对光的本性的两种认识人类对光的本性的认识经历了一个辩证发展的过程，到十七世纪，在人类已经积累了许多几何光学知识的基础上，形成了对光的本性的两种认识——微粒说和波动说（1）微粒说：牛顿认为光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传播（2）波动说：惠更斯认为光是一种振动，以能的形式向四周传播以上两种理论对光的本性认识的矛盾，是推动人类认识光的本性的内在动力。
根据事实建立新的学说，发展学说或者决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说，这是人类认识自然的基本规律。
2．光的干涉（1）双缝干涉英国物理学家托马斯·杨采用“一分为二”的方法获得了相干光源，在用单色光做双缝干涉实验时，在光屏上距双缝的路程差为光波波长的整数倍的地方出现明条纹；光屏上距双缝的路程差为光波半波长的奇数倍的地方出现暗条纹。
两列波的路程差d=r2-r1= x，d=kλ时，x=k λ，屏上出现亮条纹，d=(2k+1) 时，x=(2k+1) ·，屏上出现暗条纹，k=0，±1，±2……相邻两条亮（暗）条纹间距：△x= λ利用此规律可以用来测定光波的波长。
理论和实验都证明，干涉条纹间距（相邻两条明条纹中心或相邻两条暗条纹中心的间距）跟波长成正比。
所以从红光到紫光的干涉条纹间距越来越小，在用白光做双缝干涉实验时，除中央亮条纹为白色外，两侧均为彩色的干涉条纹。
（2）薄膜干涉当光照射到薄膜上时，被膜的前、后表面反射的两列光形成两列相干光，相叠加，也可发生干涉现象。
若入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉条纹；若入射光为白光，可形成彩色的干涉条纹。
光的本性究竟是什么
光的本性究竟是什么？一直是科学家研究探索的中心，在光学的研究历史中，逐渐形成了两种相互对立的理论，即光的微粒学说和光的波动学说。
首先提出光的微粒学说的是笛卡儿，后来牛顿成为微粒学说的主要代表人物。
促使早期学者们认为光是微粒的原因可能有两个，一是在均匀介质中，光沿直线传播，符合牛顿力学中物体运动的规律，二是那时人们已认识到，光能够在真空中传播，而任何波动的传播都需要传播介质，而光也可以不需要介质，因此，光是微粒，而不是波动。
牛顿试图用经典力学的理论解释光微粒的运动规律，他用惯性定律成功地解释了光的直线传播定律，也结实了光的反射和折射定律，但按照牛顿的结实却得到了光的光密介质中传播的速度大于在光疏介质中传播的速度的错误结论。
对后来人类发现的光的干涉、衍射、偏振等现象无法做出解释。
在与光的微粒说发展的同时，光的波动学说也在逐渐形成。
根据光的干涉和衍射现象，胡克首先提出光是快振动组成的，并以非常大的速度传播。
惠更斯发展了这个观点，他从机械波的观点出发，接受了笛卡儿的“以太”思想，认为在整个宇宙间充满了一种弹性介质——以太，光就是在以太传播的波动，提出了次波理论，解释了反射、折射、衍射和双折射现象。
由于波动理论不够完善，加之牛顿在科学界的权威，光的微粒学说占据主导地位。
到1801年，杨氏用双孔装置成功地测定了光波长，马吕斯在反射光中发现了光的偏振现象，菲涅尔和阿啦果用波动理论成功地解释了偏振现象，为光的波动理论的发展奠定了有力的基础。
为解决光究竟是波动还是微粒的问题，1818年拉普拉斯和毕奥将光衍射作为问题，悬赏征集论文，期望通过研究得到光是微粒的结论，但奖金最终授予了菲涅尔，菲涅尔从光的波观点出发，用惠更斯的次波理论圆满地解释了光的衍射现象，泊松以菲涅尔的理论为基础，推出了通过小圆屏产生衍射现象时，在圆屏的后方应出现一个亮点，与当时的观测经验相矛盾，据此反击波动理论，阿啦果通过实验证实了实验现象，历史称之为泊松亮点。
光的本性之争
光的本性之争光的本性是什么？对这个问题自古以来就有不同的回答。
到17世纪，形成了一场关于光的本性的争论，也就是微粒说和波动说之争。
这场争论，是科学（特别是光学）发展的产物，同时又成为科学新发展的动力。
微粒说是以牛顿为代表，波动说则是以胡克、惠更斯为代表。
1672年2月6日，牛顿在送交皇家学会的“关于光和色的新理论”一文中表明了自己对光的物质性的见解，认为“光线可能是球形的物体”，这就是我们通常所说的光的微粒说的最早表述。
这种观念，很容易解释光的直线传播，同时也能解释光的反射和折射。
但是这篇论文一经发表，就引起了激烈的争论，反对光的本性的微粒见解的人就是胡克。
胡克（Robert Hooke，1635.7.18—1703.3.3）是英国物理学家。
他对弹性力定律的发现和论证，一直保存到现在，称为胡克定律。
对光的本性问题，胡克主张光是一种振动。
他举出金刚石受到摩擦、打击或加热时，在黑暗中会发光的例子来证明光必定是一种振动。
同时他还以金刚石的坚硬特性，提出这种振动必定是短促的。
当讨论光的直线传播和光速有限时，胡克认为，在一种均匀媒质中，这一运动在各个方面都必将成为一个球面。
这个球面将不断地扩大，如同把一石块投入水中后，在水面一点周围的环状波膨胀为越来越大的圆圈那样。
由此可见，胡克实际上已接触到了波前和波面的概念。
胡克与牛顿争论时，提出了不少问题，特别是微粒说所不能解释的一些事例。
为了回答胡克提出的问题，牛顿又进一步研究，想办法完善自己的假设和理论。
由于牛顿对振动和波动过程有一个严格的了解并有一个严整的数学原理，在与胡克的争论过程中，便认为自己关于光的粒子结构的理论是正确的，但是他也表明没有绝对肯定这个结论，所以只能用“可能”两个字来表示。
进而认为这个结论在极端情况下，仅是自己学说的大概结果，而不是它的基本前提。
1675年12月9日，牛顿向皇家学会又提交了一篇题为“涉及光和色的理论的假说”的论文，论文中提出了一个把光的微粒和以太的振动相结合的新假说。
光的本性1
每种金属都存在着一个极限频率，如果入射光的频率 比极限频率低，那么无论光多么强，照射时间多么长， 都不会从金属中打出光电子；但如果入射光的频率高 于极限频率，即使光不强，当它射到金属表面时也会 立即打出光电子。
(即发生光电效应与入射光的强度无关而是与频率有关)
几种金属的极限频率γ0和极限波长λ0
为什么在日常生活中很难观察到光的衍射现象？
因为光波的波长很短，只有十分之几 微米，一般的物体都比波长大很多， 因此很难观察到光的衍射现象。
在实验 室里如何才能观察到光的衍射现象？
只要将障碍物和小孔做得足够小时 也是可以观察到光的衍射现象的
下面观察光射向一个针孔、一条狭 缝、一根细丝时光的衍射现象
单缝衍射实验:
解:(A)是阳光被悬浮在空气中的小水滴经折射、反射后 产生的; (B)是属于薄膜干涉 (C)是棱镜色散 (D)是单缝衍射.
五、光电效应 光子
一、定义：
光电效应现象:光照射金属表面,使金属表面发射电子的现象.
光电效应实验
弧
光
-+
灯
-+
+
-
光电子
∽60V
研究光电效应规律的实验 实验结果:
①光照与光电流几乎同时出 现.(Δt <10-9s)
产生 振荡电 机理 路
原子外层电子受激发
原子内 原子核 层电子 受激发 受激发
特性 波动性 热效应 引起视觉 化学作用 贯穿强 贯穿最
强
强
应用 无线电
技术
加热遥感
照明摄影 萤光效应杀 检查探测, 工业探伤
菌感光技术 医用透视 医用治疗 医用消毒
下列现象中哪些是由于光的干涉产生的 A.天空中出现的彩虹 B.肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹 C.阳光通过三棱镜形成的彩色光带 D.光线通过一条极窄的缝呈现明暗相间的条纹
光的本性
光的本性很久以来，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才智之士。
古希腊哲学家们认为光是高速运动的粒子流。
凡是发光的物体，例如太阳，都能发出这样的粒子流。
当这些微小的粒子流接触到眼睛上时，就引起了人们对光的感觉。
对于光的研究在以后很长的年代里没有进展，直到伟大的科学家牛顿，才开创了一个光学研究的新世纪。
牛顿在他的工作室里，用三棱镜把白光分解为从红到紫的七种色光。
这是人类第一次看到光的奥妙。
白光并不是单一的，而是几种不同色光的复合。
进一步的研究使牛顿提出著名的光微粒说：光是由极小的高速运动微粒组成的；不同色光有不同的微粒，其中紫光微粒的质量最大，红光微粒的质量最小。
利用这种学说牛顿解释了光的折射、反射和上面描述的色散现象。
微粒说合乎人们的日常直观心理要求。
由于光是直线行进的，人们很容易相信光是粒子流。
而且由于牛顿的巨大声望，微粒说一时独领风骚。
但在牛顿的同时代人中亦有人大力批驳微粒说，荷兰人惠更斯(1629——1695)于1678年提出波动理论来解释光的本性。
他认为光的微粒理论无法解释光线可以相互交叉通过而互不影响，但这却是波的基本性质。
利用光的波动理论也很容易解释光的反射与折射现象。
那么，到底光是波还是粒子呢?到十九世纪初期，发现了光的干涉、绕射和偏振现象，这些行为只适合于光的波动理论解释。
同时，若根据微粒理论，光在水中的传播速度要大于光在空气中的传播速度，而根据波动理论计算的结果则正好相反。
在牛顿和惠更斯时期，人们还无法精确测量光速，因此无法用实验判定两理论的正误。
但到了十九世纪，科技水平和实验技巧都大大发展，因此在1862年福科测得了光在水中的传播速度，证实了其小于光在空气中的传播速度。
这时光的微粒说基本上是彻底被放弃了。
到1863年麦克斯韦发表著名的电磁理论，揭示了光波其实是电磁波的一种，这时波动理论的最后的一个难题——传播媒质问题也被解决了。
按照传统的机械波理论，光振动是在弹性媒质中的一种机械振动。
光的本性
1. 1.光的本性对光的本性的认识，有如下四种学说：(1)微粒说(以牛顿为代表)：把光看成是机械微粒。
(2)波动说(以惠更斯为代表)：认为光是一种机械波。
(3)电磁说(以麦克斯韦为代表)：认为光是一种电磁波。
(4)光子说(以爱因斯坦为代表)：认为光是光量子。
这些学说及其相关实验事实使人们对光的本性的认识逐渐深入。
现在人们认为，光是具有电磁本质的物质，它既有波动性，又有微粒性。
2. 2.光的微粒学说关于光的本性的一种早期学说。
在17世纪末期，牛顿提出了光的微粒学说，他认为光是一种具有完全弹性的球形微粒，大量地聚集组成的。
这些微粒以高速度作直线运动，并且只有在介质发生变更时才会有速度的变化，速度的变化则用介质对微粒的作用力来解释，牛顿从这种论据出发说明了光的直进现象、反射定律和折射定律。
然而微粒说无法解释一束光射到两种介质分界面处会同时发生反射和折射以及几束光交叉相遇时会毫无妨碍地互相穿过等现象。
但由于牛顿在学术界有很高的声望致使微粒说在100多年的长时间里一直占着主导地位，直到19世纪初人们观察了光的干涉、衍射等现象，并测定了光束从而说明了牛顿微粒说是不正确的。
在这里应说明牛顿的微粒和近代的“光的两重性学说”中的微粒有着本质区别。
3. 3.光的波动说关于光的本性的一种早期学说。
荷兰物理学家惠更斯创立了波动说。
他在1690年于《光论》一书中写道“光同声一样是以球形波面传播的”。
并且指出光振动所达到的每一点都可视为次波的振动中心。
次波的包络面为传播着的波的波阵面(波前)。
惠更斯的学说说明了光在相同介质或不同介质中的传播的方向问题以及与此相关的反射和折射定律。
但没有对光的波长、周期性等波动有密切联系的概念加以解释，直到19世纪初惠更斯的原理得到了补充。
1801年英国物理学家托马斯·杨巧妙而简单地解决了相干光源的问题。
成功地观察到了光的干涉现象，为波动说取得公认和迅速发展奠定了基础。
德国工程师菲涅耳以杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，由此形成了惠更斯-菲涅耳原理。
对于光本质的认识的争论
对于光本质的认识的争论人们对于光本质的认识，源于一个古老的问题“光究竟是什么？”。
历史上很多学者对这一问题进行过探索，十七世纪以来，随着伽利略近代物理学研究方法的确立，有关光学研究的各种实验开始涌现，过去零零散散的光学理论得以相互整合，于是对于光本质的认识成为光学理论发展过程中需要首先解决的问题。
17世纪以来关于光的本质的认识的大争论，总共包括了四次波动学说与微粒学说的交锋，其中包括以牛顿为代表的微粒说与以惠更斯为代表的波动说的交锋。
牛顿不仅擅长数学计算，而且能够动手制造各种设备和从事精细实验-色散实验，1672年，牛顿发表了《关于光和颜色的理论》提出了光的微粒说，认为光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直线运动路径，认为光的复合和分解是不同颜色微粒混合在一起有被分开一样。
而惠更斯是著名的天文学家，物理学家和数学家，继承并完善了胡克的观点，对光的本性问题与牛顿的分歧激发了他对物理光学的热情，重复牛顿的光学实验，仔细研究了牛顿的实验和格里马第的实验，认为其中有很多现象都是微粒说所无法解释的，并认为：光是一种机械波；光是靠一种物质载体来传播的纵波，传播它的物质的载体是“以太”；波面上的各点本身就是引起媒质振动的波源。
1678年，惠更斯在法国科学院的一次演讲中，公开反对了牛顿的光的微粒说，他指出，如果光是微粒性的，那么光在交叉时就会因发生碰撞而改变方向，但当时并没有发生这种现象；而且用微粒说解释折射现象，得到的结果与实验相矛盾。
此后于1690年出版《光论》，正式提出了波动说，建立了惠更斯原理。
而牛顿反对惠更斯的理由是：如果光是一种波，它应该同声波一样可以绕过障碍物，不会产生影子；冰洲石的双折射现象说明光在不同的边上有不同的性质，而波动说无法解释其原因。
牛顿和惠更斯关于光的本质的认识之所以会各持己见，从自然辩证法的角度出发，主要表现在以下几个方面：首先，科学知识的构成不同。
科学认识过程的成果是科学事实，科学定律，科学假说以及由逻辑推理和实验检验而建立起来的科学理论。
从光的干涉现象谈光的本性
文章摘要：对于光的本性的认识，几个世纪以来始终存在着激烈的争论，光的波粒二象性是两种学说相互妥协的结果。
在解释一些现象如干涉和衍射时，人们就用波动说去解释，而对另一些现象如光电效应就用微粒说去说明。
这种既是微粒又是波的存在在观念上确实叫人们不容易接受，其原因是到现在为止还没有一种理论能很好地把波动和微粒统一在一个模式下。
本文正是从这样一种出发点来探讨光的本性。
假设有一个光源S1，在S1前放置一块屏幕，从S1发出的光（光子）会将整个屏幕均匀的照亮。
我们知道，屏幕的亮度是与落在屏幕上面的光子数的多少有关的。
严格地说，屏幕的亮度是以垂直于屏幕的光线与屏幕的交点为中心向四周逐渐变暗的。
但这种变化决不是几率问题。
证明如下：把S1放在一个半径为R1的球的中心，假设S1在单位时间里发射出N个光子，则单位球面积上所接受的光子数等于光子数N除以球的总面积4πR12，如果把球的半径由R1变为R2（R2＞R1），则在单位球面积上所接受的光子数就变为N除以4πR22，由于R2大于R1，所以半径为R1的球在单位球面积上接受的光子数大于R2球单位面积上的光子数。
这就是为什么屏幕上的亮度是由明到暗逐渐变化的原因。
当屏幕距光源的距离很大且屏幕的面积又很小时，就可以近似的认为屏幕上的光子是均匀分布的。
现在把另一个相干光源S2放在靠近S1的地方，情况有了变化。
在垂直两个光源的平面上出现了明暗相间的圆环，而在平行两个光源的平面上，则出现了明暗相间的条纹见图一，这就是人们所说的光的干涉条纹。
因为干涉现象是波动的最主要特征，所以这也就成了光具有波动性的最有力证据之一。
我们知道机械波是振动在媒质中的传播，当有两列相干波源存在时，媒质中任意一点的振动是两列波各自到达这一点时波的叠加。
当到达这一点的两列波的相位相同时，则在这一点上的振幅最大，如果两列波的相位相差1800时，则振动的振幅相互抵消，这样就形成了有规则的干涉条纹。
经典光学正是套用机械波的方法证明光的干涉条纹的，而传播光的媒质以太已被证明是根本不存在的，这样用机械波的方法证明光的干涉条纹也就显得比较牵强。
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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 lightAbstract: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 oflight .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在空气中的速度，这与牛顿的解释正好相反．它解释不了人们最熟悉的光的直线传播和颜色的起源等问题。
对光的波长是“很短、很短”这一点还不清楚，因此对光照射到不透明物体后会留下清晰的影子，还解释不了(亦即解释不了光的直线传播规律)尽管当时已发现了光的衍射现象，却没有给波动说提供什么理论优势。
1.3波动说的复兴1801年，英国物理学家托马斯•杨（Thomas Young,1773.6.13- 1829.5.10）提出干涉理论。
利用干涉观念成功解释了牛顿环，同时也成为第一个近似测定波长的人。
杨氏干涉实验是牛顿绝对空间粒子光本向麦克斯韦以太空间波动光本过渡的关键性实验.[5]1802年他就用光的波动说完善的阐明了光的干涉和干涉条纹的分布规律，并对肥皂泡膜彩色图像也做了令人满意的解释。
在1807年出版的《自然哲学和机械工艺讲义》中对光的干涉再次作了解释。
1815年，菲涅耳设计一个实验：利用两个与小孔或不透明障碍物边缘都无关的小光源，用两块彼此接近180°角的平面金属镜，避开衍射，由反射光束来产生干涉现象。
并运用大量工具进行数学运算，使实验数据与计算结果一致，被授予优胜奖。
菲涅耳用波动说解释影子的存在和光的直线传播，并指出光的干涉现象和声音的干涉现象所以不同，是由于光的波长短得多。
这一成功，为光的波动说增添了不少光辉。
泊松根据菲涅耳的计算结果，得出在一个圆片的阴影中心应当出现一个亮点，这是令人难以相信的，过去也从没看到过。
但是菲涅耳的理论计算表明，当这个圆片的半径很小时，这个亮点才比较明显。
经过实验验证，果真如此。
菲涅耳荣获了这一届的科学奖，而后人却戏剧性地称这个亮点为泊松亮斑。
菲涅耳后来又成功的解释了光的衍射现象，认识到光是横波性的振动。
他推算出了光波在介面上所发生的反射折射的光强和他们的偏振态随入射角的变化规律，即著名的菲涅耳公式。
菲涅耳开创了光学的新阶段。
他发展了惠更斯和托马斯•杨的波动理论，成为“物理光学的缔造者”。
但是菲涅耳的理论仍然建立在以太为传播介质的基础上，认为以太是充满在整个宇宙空间和物质内部的介质，这一论断仍然不能令人信服和理解，所以说光的波动说虽然可以解释大部分光的现象，但是人们对于光波本质的认识还存在着一定的疑问。
1.4微粒说与波动说的争论对折射现象的分析，两种学说得到不同结论：微粒说得出光在光密介质中光速大于光疏介质中光速；波动说得出光在光密介质中光速小于光疏介质中光速。
但是，由于当时实验条件限制，无法测量光速，所以无法判断谁对谁错，因此二者争论达一个世纪多。
两学说几乎是同一时代产生的，各有成功的一方面，但都不能完美地解释当时知道的各种光现象。
2光的电磁波理论1865年麦克斯韦预言了电磁波的存在，电磁波只可能是横波，并计算了电磁波的传播速度等于光速，同时得出结论：光是电磁波的一种形式，揭示了光现象和电磁现象之间的联系。
1888年德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在，他的预言终于得到了证实。
1873年，麦克斯韦在发表了“三部曲”之后，又潜心写出了经典著作《电磁通论》，这部元典相当于电磁学的百科全书，甚至可以与牛顿的《自然哲学之数学原理》相媲美。
它系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。
在自由空间中，电场和磁场互相激发，电磁场的运动规律是齐次的麦克斯韦方程组（p=0，j=0的情形）：tB H ∂∂=⨯∇ (1) (2)0=∙∇=∙∇B D (3) 在真空中可根据（1）（2）（3）推得光的波动方程，麦克斯韦就据此预言了电磁波的存在。
[2]在关于平面电磁波的定量研究中，麦克斯韦除了指出电磁波的横波性之外，还类比予机械波的波速由介质的弹性系数和密度来决定的关系，证明了决定电磁波传播速度的“弹性系数”与电场相联系，“密度”与磁场相联系，于是求出电磁波的传播速度为电介质的磁导率和介电常数之积的平方根的倒数。
于是在真空中，电磁波的传播速度为 3×108m/s 恰好等于由实验测定的光速。
这个奇妙的结果促使麦克斯韦在他的思想里实现了一个极具创造性的巨大飞跃：两t BE ∂∂-=⨯∇个结果的一致性表明，光和磁乃是同一实体的属性的表现，光是一种按照电磁定律在场内传播的电磁扰动。
1868年，麦克斯韦发表了一篇短而重要的论文《关于光的电磁理论》，明确地把光概括到电磁理论中，这就是著名的麦克斯韦刚立的光的电磁波学说。
这样，麦克斯韦就把原来相互独立的电学、磁学和光学这三个重要的物理学研究领域结合起来，成勾十九世纪中叶物理学上实现的一个重大综合。
光既然是一种电磁波，光的波动说就是顺理成章的事了。
光波在传播过程中所产生的干涉衍射偏振等各种现象都可以基于电磁波理论获得正确解释，这是光的电磁波理论的一大胜利，但是这一理解还不能否定以太是传播介质的概念，因此对于以太为介质的疑点还是没有得到准确的解释。
3光子理论19世纪，由众多物理学家进行的对于黑体辐射长达四十多年（1860-1900）的研究因普朗克建立的假说而得到终结，普朗克提出任何系统发射或吸收频率为ν的电磁波的质量总是m=E/c2=hv/c2的整数倍。
爱因斯坦由此提出的光量子假说则能够成功对光电效应作出解释，爱因斯坦因此获得1921年的诺贝尔物理学奖。