人类对于光本性的认识

人类对于光本性的认识

摘要：

正是因为有了光才成就了我们这个多彩的世界，而人类对于光的认识却有一段曲折的历史。因此，本文通过对于人类对光的认知历程介绍，加深对于光的本性的认识，更好的理解光的波粒二象性。

关键词：光认知历程波粒二象性

引言：

没有光就没有我们这个世界，光时时刻刻都伴在我们左右，但是对于光究竟是什么的问题却历经了几代人的心血，从最初的微粒说和波动说之争到光的电磁说以及到最终的光具有波粒二象性，一代代科学家耗尽了无限心血，今天就让我们重新领略那些科学家当年的风骚。

微粒说：以牛顿为主的科学家主张的学说

微粒说主要根据是光的直线传播，牛顿认为，光是粒子流，他们认为光是无限多的微粒子组成的粒子流。以微粒说为主要依据的科学家主要依据的是光的直线传播的特性，利用为例说可以很轻易的解释前期的光的反射定律，影子的形成以及光的色散等基本的自然现象，但是对于光的干涉实验等不能很好的给出具体的解释。

波动说：以惠更斯为主的科学家的学说。

根据光的波动说，可以很容易的解释光的独立传播的规律，也能很容易的解释光的反射和折射等相关现象，但是针对于光的色散等问题却避而不谈，不能给出相应的解释。

光的波动说的复兴：

托马斯没有仅仅的止步于牛顿的威望，他坚信在科学上没有绝对的对与错，任何一个细节都有可能带来决定性的变化。他通过观察水波的的现象，联想到了光学，并由此提出了光的“干涉原理”。他通过总结，提出了为了显示干涉，必须使用从同一光源分出来的两束光，经过不同的路径，然后重叠在一起，才有可能观测到。

菲涅尔于1918年补充了惠更斯原理，形成了人们所熟知的惠更斯——菲涅尔原理，他完满的解决了光的干涉和衍射现象，也能很好的解释光的直线传播。但是，对于光的片面偏振和光的干涉衍射，菲涅尔提出了难以理解的以太说，让人难以想象。

光的电磁说：

1846年，法拉第发现了光的震动面在磁场中发生旋转；1856年，韦伯发现

了光在真空中的速度等于电流强度的电磁单位与静电单位的比值；1860年前后，麦克斯韦开始逐步总结电场和磁场的关系，并且预言了光是一种电磁波；这一突破性的结论在1888年被赫兹所证实。

光的量子说：

1900年普朗克提出了量子假设，开始提出了光的量子说，但并没有取得较大的反响。直到1905爱因斯坦发表了自己的光量子论文，开始逐步的解开笼罩在光身上的神秘面纱。因为普朗克辐射问题的观点还不够彻底，仅仅认为空腔壁谐振子与辐射交换能量才显示出不连续的，不能解释光的产生和转换现象中与实验的不一致，应该认为辐射场的本身就是不连续的。爱因斯坦由此进一步假设：一束光就是以光速运动的粒子流，频率为v的光每一个光量子的能量与光的频率成正比。

光的粒子说：

1923年美国物理学家康普顿在著名的散射实验中发现：伦琴射线被轻的原子散射后波长发生了相应的变化，康普顿效应的应用更加的复杂。康普顿利用粒子概念成功的解释了康普顿效应，假设入射光是由许多的光子组成的，光子不仅仅具有能量，还具有相应的动量，这样就转化为了普通的质点碰撞的问题了，从而证实了光具有粒子性。

光的本性：光具有波粒二象性

经过几代人的努力，我们开始逐渐的认识到光既具有波动性又具有粒子性，也即所谓的波粒二象性。在不同的情况下，主要表现出来的波动性或者粒子性有所不同，但是光在任何时刻都具有上述两种性质。历经三个世纪，人们对于光终于有了更深的认识，而对于未来光的本性的认识，也正是我们的期望，相信科学永远没有终点。

参考文献：

[1] 苟秉聪、胡海云大学物理[M]北京.国防工业出版社，2011.168~209

[2] 崔唯色度学[M]北京.中国纺织出版社，1999.45~89

[3] 赵凯华、陈熙谋电磁学[M]北京.人民教育出版社，2008.134~184

[4] 卢德馨大学物理学[M]北京.高等教育出版社，2005.198~208

[5] 陆果基础物理学[M]北京.高等教育出版社，2006.123~175

[6]杨福家原子物理学[M]上海.复旦大学出版社，2010.176~201