光是粒子还是波 系统提出欧几里得几何学的欧几里得还就光学问题写了一本出色的书。 他说，物体所以能看见，是因为眼睛发出的光射到物体上的结果。但后来证明， 情况却相反，人们逐渐认识到，光线是独立于眼而单独存在的东西，由于光线进入 眼睛刺激视网膜，才看见了东西。 那么，光是什么呢？在弄清光的直射、反射和折射等现象，以及光速有限的事 实后，才知道光是在空间运动的一种什么东西。这里出现了微粒子论和波动论两种 说法。这两种说法对立，长期争论不休，各有胜负。 波动论的先驱者是英国的罗伯特·胡克（1635～1703 年），但最先将它系统 化的是荷兰的惠更斯（1629～1695 年）。惠更斯认为，光是充满宇宙的光介质的 波动，关于光波的传动方法，叫做所谓的惠更斯原理。他虽然运用这个理论很好地 说明了光的折射和波动，但没能充分地说明光的直射。此外，也没能充分地说明1669 年发现的冰州石的双折射，这是因为他把光看成是纵波（介质的振动方向同波的前 进方向一致）的缘故。 对此，伊萨克·牛顿（1642～1727 年）采取了粒子论的立场。其主要原因是 因为他认为波动论不能很好地说明光的直射。粒子论也能够充分说明反射和折射的 规律，但得出的结论与波动论恰恰相反，波动论认为光的速度在折射率高的介质中 会变快。不过，一部分现象单靠粒子论是不能圆满解释的，于是在无可奈何的情况 下，他假定存在着一种周期性的性质。 在物理学上，牛顿是绝对的权威，因此，在他死后大约100 年，粒子论甚嚣尘 上，而波动论则被人们遗忘了。 波动论的复活是由于英国的托马斯·扬（1773～1829 年）和法国的奥古斯丁· 菲涅尔（1788～1827 年）努力的结果。两人同惠更斯相反，认为光是横波（介质 的振动方向同光波的前进方向成直角），用这种理论完全可以说明光的干涉、反射 和偏转等现象，而且，由于光波的波长极短，也可以说明直射性。粒子论对解释上 述各种现象无能为力。1850 年，傅科证明：光在水中的速度比在空气中要慢。这 成了一个致命伤。 但是，到20 世纪，相继发现的光电效应和康普顿效应等不把光看成粒子就不 能解释现象。 今天，由于有了量子力学，根据实验的不同，光有时显示出波动的性质，有时 又显示出粒子的性质，这两种解释方法都有道理，不分上下。 -------- 泉石书库 应天故事汇(gsh.yzqz.cn) 下一章　回目录