那么就谈下,光的认识史!
最初人们认识光是粒子的形式存在,因为我们可以阻断一部分光,而另一部分光不受影响,它也可在真空直线传播,但若光是粒子的形式存在就有好多问题不能说清了,比如光的折射,光会被弯曲,牛顿解释称是,当光进入介质时,是存在一个力,这个力作用在了光粒子上使其发生了弯曲,还有光的双折射,我们时常也会看到,当光经过一种介质时会看到重影的存在,这个光粒子也是无法说清这个现象。
另一种说法,光是一种波,那么上面的问题就很好解释了,当通过介质时,使得波的速度减慢,从而弯曲,光还是一种特殊的波,它既有纵波也有橫波,所以当经过一种特殊的介质时,使的两种不同的波速度不一样,弯曲的程度就不一样,所以就有了重影,最后再到双缝干涉实验的验证,证实了光是波的属性。
再到麦克斯伟的电磁理论的出现,发现了电磁波的传播速度同光的速度竟出奇的一致,所以预言了光是一种电磁波,并在后来得到了证实,所以光是一种电磁波逐渐被人们接受。
但,既然是波,那波的传播是需要介质的呀,太阳光从真空传来,这个怎么解释,好像只有粒子就更好解释。
但物理学家引入了以太,说是真空中充满了以太,光就是在这种介质种传播的,这个好像解释了光波传播介质的问题,但要怎么证明以太的存在呢,迈克尔逊和墨雷做了实验,想要来证明以太的存在,但实验的结果却证实了以太是根本不存在的,这个就完了呀,传播的介质是不存在的,那光是怎么来得?
直到爱因斯坦光电效应的光量子解释
说明了光也可是粒子,爱因斯坦提到对光奇怪现象的解释:我们有时可用波来解释,有时却必须要由粒子解释,有时却要两者合一才可解释,这样的问题,我们就不得不把看似矛盾的两个观点合成一起来解释现实,两个单独的观点是不能完美解释光的,所以在大量的事实面前,人们不得不接受光既有粒子的属性也有波的属性,光是具有波粒二像性的
对于光的本质的理解,人类经过了几次重大的突破:
1)光的波动说:以牛顿为代表,认为光是一种粒子在时空中运动,用以解释光的反射与折射
2)光的波动说:以T.杨、菲涅尔及惠更斯为代表,特别是双缝干涉实验及光衍射,只能用波动来解释
3)光是电磁波:麦克斯韦计算了真空中电磁波的传播速度,发现与光速惊人地相近,于是预言光也是一种电磁波。赫兹发现电磁波的实验为此而下了定论
4)光的波粒二象性:二十世纪初勒那德的光电效应实验及康普顿的散射实验复活了光的粒子性,爱因斯坦的光量子学说得到了认可,之后美国科学家Gibbs将之定义为”光子”photon。而随了德布罗意物质波概念的提出与实验检证,光的波粒二象性成为科学常识
5)光是规范玻色子:随着量子电动力学QED的成功,光成为了电磁场的量子,而且负责传递电荷之间的相互作用,因而产生了电磁相互作用。光子是静质量为零、自旅为S=1的规范玻色子,参与全部四种相互作用。