“光的本性”幾個容易混淆的問題

1、“光的本性幾個容易混淆的問題“光的本性一章研究光的現(xiàn)象較多 ,令人難記定性的多 ,較難分析解釋 ,有些概念比較抽象 ,頗費理解教學(xué)中 ,對于一些易混淆的問題應(yīng)向?qū)W生講解清楚 ,幫助他們深刻認(rèn)識光的本性問題 關(guān)于光的本性有幾種學(xué)說？各種學(xué)說的代表人物是誰？釋疑 在研究光的本性的歷史上 ,具有代表性的學(xué)說有五種微粒說 這個學(xué)說是世紀(jì)末提出的 ,代表人物是牛頓牛頓根據(jù)光的直線傳播、光的反射和折射、光具有能量等特點 ,提出光是由一種具有完全彈性的球形微粒大量聚集而成的 ,這些微粒在均勻介質(zhì)中以極高的速度做直線運動波動說 這個學(xué)說的代表人物是與牛頓同時代的荷蘭物理學(xué)家惠更斯他根據(jù)光與機械波有類似特征 ,

2、提出光是以光源為振源的某種振動 ,光是在一種特殊的彈性物質(zhì)“以太中傳播的彈性機械波但實驗證明這種“以太物質(zhì)是不存在的從現(xiàn)代光學(xué)論來看 ,微粒說和波動說都沒有能揭示光的實質(zhì)在當(dāng)時的實驗條件下各自只能解釋一些光現(xiàn)象 ,但又有一些無法解釋的問題電磁說 這個學(xué)說的代表人物是麥克斯韋世紀(jì)后期 ,麥克斯韋根據(jù)理論上得到的電磁波的速度與實際測得的光速相同、電磁波和光都可以在真空中傳播而不需要介質(zhì)等 ,預(yù)言光是一種電磁波后經(jīng)赫茲實驗證實電磁波確實存在 ,這樣光的電磁說就誕生了經(jīng)過一系列科學(xué)家的努力 ,測出了光波的波長 ,并同各種電磁波一起組成了排列有序的電磁波譜 ,光作為一種電磁波在電磁波譜中占據(jù)了它應(yīng)有的位

3、置光的電磁說使光的波動理論開展到了相當(dāng)完美的程度 ,取得了很大的進(jìn)步 ,使人們在對光的認(rèn)識上跨進(jìn)了一大步光子說 這個學(xué)說的代表人物是愛因斯坦光子說的要點是：光由光子組成 ,在空間傳播的光不是連續(xù)的 ,而是一份一份的 ,每一份叫做一個光子 ,每個光子具有能量光的波粒二象性 現(xiàn)在 ,科學(xué)家對光的本性的認(rèn)識是：光具有波粒二象性個別光子的行為顯示出波動性；頻率越高的光子 ,能量越大 ,粒子性越明顯 ,但這種粒子又不同于宏觀現(xiàn)象中的質(zhì)點；大量光子的作用顯示出波動性 ,頻率越低 ,波動性越明顯 ,但它又不同于機械波 ,亦不同于電磁振蕩產(chǎn)生的電磁波問題 光的波粒二象性是不是折衷主義？釋疑 對光的本性的認(rèn)識

4、,歷史上曾發(fā)生過兩次否認(rèn)第一次是波動說取代微粒說 ,但是第二次當(dāng)光電效應(yīng)等現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)之后 ,并沒有取消波動說 ,而是提出波粒二象性 ,這是不是搞折衷主義呢？不是 ,因為這兩次否認(rèn)的性質(zhì)是不同的第一次 ,波動說與微粒說兩種學(xué)說本身是不相容的 ,光的干預(yù)、衍射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及光速測定 ,證明微粒說是錯誤的波動說能解釋包括微粒說可以解釋的一切光現(xiàn)象 ,使微粒說沒有再存在的理由這次否認(rèn)是徹底的第二次的情況不同 ,光子說與電磁說均可以解釋某些實驗 ,但又都不能被完全取代 ,所以都有存在的理由 ,而且光子說作為電磁波說的對立面理論提出來是相容的光子能量中的頻率正是波的特性的描述 ,更重要的是 ,實驗也證明了個別

5、光子表現(xiàn)出粒子性 ,大量光子表現(xiàn)出波動性由此可見 ,光的波粒二象性不是互相對立的實驗現(xiàn)象的折衷 ,也不是理論上的權(quán)宜之計 ,而是對光的本性的科學(xué)概括值得說明的是 ,光的波動性電磁說和粒子性光子說不同于宏觀機械波波動說、宏觀質(zhì)點微粒說問題 白光經(jīng)三棱鏡色散后得到的彩色條紋與白光通過雙縫干預(yù)后得到的彩色條紋的圖樣和形成過程有何不同？釋疑 它們圖樣的不同點是：三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋圖樣是七色光帶連續(xù)排列的 ,光帶較寬 ,色光只能出現(xiàn)一組而雙縫干預(yù)圖樣在中間有一明亮的白光帶 ,以此為中心 ,七色光帶向兩側(cè)延伸 ,可以看到假設(shè)干組彩色條紋 ,并逐漸暗淡 ,各組彩色條紋間以暗條紋相間它們圖樣的形成過程有本質(zhì)

6、區(qū)別：雙縫干預(yù)形成的彩色條紋中 ,每一種顏色是由兩列波疊加使某種色光相互加強而成三棱鏡色散而成的彩色條紋中的每一種顏色 ,卻是由組成白光的各單色光經(jīng)棱鏡折射后產(chǎn)生不同程度的偏折 ,從而相互分開形成的問題 光的干預(yù)與衍射有何區(qū)別？釋疑 光的干預(yù)與衍射都可以得到明暗相間的色紋 ,都有力地證明了光的波動性但是 ,產(chǎn)生這兩種現(xiàn)象的條件是不同的光的干預(yù)現(xiàn)象需要相干光 ,即兩列振動情況總是相同的光源 ,在同一介質(zhì)中相遇例如從楔形肥皂膜上觀察到的鈉黃光的明暗相間條紋 ,或從水面油膜上觀察到的彩色條紋 ,就屬這類情況 ,從薄膜的前后外表反射出來的光就是相干光而光的衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件是障礙物或孔的線度與光波波長可以比較的情況例如從小孔觀察點光源或從狹縫觀察線光源就屬這種情況光經(jīng)過小孔或狹縫產(chǎn)生非直線傳播的現(xiàn)象 ,此時