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物理学界著名争论--光得本质之争

历史上关于光现象本质的两种对立的学说。微粒说以I.牛顿为代表,波动说以C.惠更斯为代表。按照牛顿的微粒说,光线是微粒流,它遵循力学规律以一定的速度在真空或介质中运动。按照波动说,光是存在于宇宙中的类似于弹性介质的以太机械振动波。

微粒说与波动说都有较早的思想渊源,17世纪,在实验的基础上形成了科学的形态。微粒说能够较好地解释光的直线传播、反射和折射现象,但难以解释光的干涉和衍射、光束的独立性和光的双折射等现象。荷兰物理学家惠更斯把光和声类比,并把光看作是一弹性机械纵波,提出了光的波动说。这一学说不但能够解释微粒说所能解释的那些光学现象,而且还能较好地解释双折射和光束独立性现象,优于微粒说。但是,由于机械唯物主义自然观在当时占据统治地位,加之惠更斯的波动说还没有认识到光是一种横波,不能解释与横波有关的现象。因此,微粒说在18世纪一度占统治地位。

19世纪初,T.扬作了双缝实验,提出了光的波长、频率等概念,很好地解释了光的干涉和衍射现象。接着A.J.菲涅耳和D.F.阿拉果研究了光的偏振和偏振光的干涉现象,确定了光是横波。19世纪中叶,由于电磁场理论的建立,揭示了光现象和电磁现象的内在联系,确认光波是一种电磁波。电磁理论的进一步发展,使电磁场的概念代替了机械以太的概念。光的电磁理论宣告了光的波动说的胜利。

1905年,A.爱因斯坦提出光量子概念,20世纪20年代建立的量子力学,进一步确立了包括光量子在内的一切微观粒子都具有波-粒二象性理论,彻底破除了把光的本质仅仅看成是微粒或仅仅看成是波动的片面观点。光既具有微粒性又具有波动性,二者处于辩证统一之中。至于这种统一的具体机制如何,有待于现代物理学的继续探索。

“光的本性”拓展阅读

光的本性

 



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