光的波粒二象性

1、光的波粒二象性本章總結(jié)一部光學說的發(fā)展史，就是人類認識光本性的認識史。讓我們再次作一個簡略的回顧，肯定比第一課有更深刻的理解。光的干涉、衍射有力地證明光是一種波。但它是一種什么性質(zhì)的波泥？兩種不同的光波理論、惠更斯的波動說把光看作是某種在介質(zhì)中傳播的波。這是一種典型的機械波觀念，需借助介質(zhì)，且波是連續(xù)的。、麥克斯韋的電磁說把光波看作是一種電磁波。兩種觀點的爭論焦點是：光波傳播是否需要介質(zhì)？、尋找這種介質(zhì)“以太”的徹底失?。ū緛頍o一物，何來自尋煩？）。、電磁波本身就是物質(zhì)，自身攜帶能量，無須借助介質(zhì)傳播。、但還有另一個主要問題還未解決，光波是否就是電磁波？麥克斯韋的電磁場理論證明了電磁場的速度等

2、于光速，并由此看到了兩者間的聯(lián)系。赫茲又從實驗得到了證實，光的行為與電磁波的行為一致，從而在理論和實驗上證明了光確實是一種電磁波。它揭露了光現(xiàn)象的電磁本質(zhì)，把光、電、磁統(tǒng)一起來，加深了我們對物質(zhì)世界的聯(lián)系和認識。光的電磁說是對光的波動說的揚棄，保留了波的特質(zhì)，拋棄了它機械振動、傳播連續(xù)的成份。光電效應現(xiàn)象對光的電磁說提出了嚴重的挑戰(zhàn)。使我們不得不再回到微粒說方面來。、牛頓的微說把光看作沿直線傳播的粒子流。它帶有明顯的機械運動的痕跡，也無法解釋光的干涉、衍射這些現(xiàn)象。但這個學說中仍含有其合理的成份，這就是光的粒子性。、愛恩斯坦拋棄了牛頓微說中機械運動的成份，吸收了（對方波動說）電磁輻射量子化的研

3、究成果，把電磁輻射量子化轉(zhuǎn)變、發(fā)展成為光行為的量子化，即光子說，重新恢復了光的粒子性的權(quán)威。但是，光子的物質(zhì)性、不連續(xù)性并非牛頓微粒說意義下的實物粒子，光子沒有靜止質(zhì)量，就個別光子而言，它與宏觀質(zhì)點的運動不同，沒有一定的軌道，因而無法對個別光子的行為作出“科學的”預測，它的行為不服從牛頓經(jīng)典力學。光子說使光的粒子性有了新質(zhì)的內(nèi)容。、在對光本性的認識過程中，惠更斯的波動說和牛頓的微粒說是相互排斥、相互對立的。后來發(fā)展成為光的電磁說和光子說。人們發(fā)現(xiàn)，這兩種相互對立的學說彼此都含有對方的成份，無法劃清界線，更無法絕對獨立，誰都不能說自己就是客觀真理。光學說發(fā)展到此，已無法逃避辯證的綜合。中國有句古

4、話，叫做兩極相通。人們終于明白，光的波動性和粒子性，不過是光這一客觀事物矛盾對立的兩個方面，它們共存于光這個統(tǒng)一體中，是矛盾的對立統(tǒng)一，彼此以對方存在為前提，這就是光的波粒二象性。它排除了非此即彼的形而上學觀念（這正是形式邏輯的重大特征?。?，建立了亦此亦彼的辯證觀念，即在一定條件下承認非此即彼，在另一條件下又承認亦此亦彼。對光來說，一定條件下（大量光子、傳播過程、低頻率光）波動性上升為矛盾主要方面，則波動性顯著；而在另一條件下（個別光子、光與物質(zhì)作用、高頻率光子）粒子性上升為矛盾主要方面，則粒子性顯著。所謂彼一時也，此一時也，在微觀世界里也存在著。在宏觀物體來說不可思議的波粒二象性，在微觀世界

5、里卻是真實的圖景。矛盾??！然而是事實。只有辯證思維才可以把握。恩格斯曾經(jīng)指出：“常識在它自己的日?；顒臃秶鷥?nèi)是極可尊敬的東西，但它一跨入廣闊的研究領域，就會遇到驚人的變故。形而上學的思維方式，雖然在相當廣泛、各依對象的性質(zhì)而大小不同的領域是正當?shù)?，甚至是必要的，可是它每一次遲早都要達到一個界限，一超過這個界限，它就要變成片面的、狹隘的，并且陷入不可解決的矛盾，（反杜林論P.19.）一切都依時間、地點、條件為轉(zhuǎn)移，所以要對具體問題作具體析，才能準確把握對象的情況，作出正確的認識。、（）、光子說并沒有否定電磁說。光子有能量，光子有動量/，、是粒子特征，、是波的特征。它們共同揭示了光的波粒二象性，在

6、這兩個公式中，光的波粒二象性被很好地統(tǒng)一起來。彼此含有對方的成份，無法分開。（）課文介紹了一個光的波粒二象性怎樣統(tǒng)一起來的絕妙實驗，從中得出個別光子的行為粒子性顯著，大量光子的行為波動性顯著?？梢?，對于宏觀物體來說不可想象的波粒二象性，在微觀世界中卻是不可避免的事實。這里只有一個質(zhì)的差別：不能把光波看作宏觀力學中的介質(zhì)波、連續(xù)波，也不能把光子當作宏觀世界中的實物粒子、質(zhì)點。隨著研究對象的不同，我們的觀念，方法也要變，宏觀現(xiàn)象和微觀現(xiàn)象的研究方法、理解方式是很不相同的。（）從各種頻率的電磁波的探測來理解 光子能量（數(shù)量級） 易被探測到 容易觀察到 不易觀察到無線電波 10-9ev 大量光子作用

7、波動性 粒子性 可 見 光 100 ev 大量光子作用 波動性 粒子性 100 ev 個別光子作用 粒子性 波動性 射 線 103 ev 個別光子作用 粒子性 波動性 射 線 104 ev 個別光子作用 粒子性 波動性 從表中實驗觀察結(jié)果可以看出：頻率低的光波動性顯著，頻率高的光子性顯著。 總之，要理解多種頻率的電磁波（或者說各種頻率的光子），就必須綜合運用波動觀點和粒子觀點，這是由于二者是光不可分割的屬性，即波粒二象性。至此，我們終于認識到微觀世界具有的特殊規(guī)律。、下面對光的波粒二象性作個簡短的總結(jié)：（）、光波有一定的頻率和波長，光子有一定的能量和動量，是個矛盾對立的統(tǒng)一體，彼此含有對方的成份，共存于光的統(tǒng)一體中。，。（）只有一個差異：在一定條件下波動性顯著，在另一條件下粒子性顯著，即我們觀察到這對矛盾的主要方面。具體地說就是：光在傳播過程中波動性顯著，光在與物質(zhì)作用時粒子性表現(xiàn)顯著。大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動性，個別光子產(chǎn)生的效果則顯示出粒子性。頻率越低的光，波動性越顯著，頻率越高的光，粒子性越