光是粒子还是波
是粒子也是波。
对于光的系统研究,起源于西方笛卡尔。笛卡尔在《折射》一书中首次提出折射定律的理论证明。他解释了人们视力障碍的原因,并设计了矫正视力的镜片。
笛卡尔提出了光的波动理论的雏形。16世纪60年代,著名物理学家胡克发表了他的光的波动理论。他认为光在一种叫做发光乙醚的介质中以波的形式传播,这种介质不受重力的影响,他假设光进入致密介质时会减慢速度。完美的天才。
后来,光的波动理论被惠斯完善了。1678年,在法国科学院的一次公开演讲中,惠斯推翻了牛顿的轻粒子理论。1690年,他正式提出光的波动理论,建立了著名的惠斯原理,推动了屈光学研究的发展。
光理论中最重要的屈光学理论是光波理论。他认为从震源发出的光波的每个点都是光波的波源,每个光波的后面都是下一个新的波面。根据这一原理,他发现了光的衍射、折射和反射规律,从而解释了在稠密介质中光速下降的原因。
17世纪,艾萨克·牛顿进一步发展了微粒理论。在这个理论中,光是由微小光粒子组成的。这些粒子以光速进行直线运动。他可以利用这个理论来解释光的反射和折射。但是,微粒理论不能解释光其他所有的性质。例如,光会产生干涉图样。当两个(或更多)波相互干涉时,这些图样就会产生。粒子流不能形成干涉图样,只有波的干涉可以产生。此外,不同波长的波可以解释为什么可以看到各种不同的颜色,这是为什么光应该是波而不是粒子流的另一个原因。基于一些类似的实验,荷兰科学家克里斯蒂安·惠更斯的波动论被广泛接受;在19世纪,詹姆斯·麦克斯韦甚至可以证明光是一种以光速在空间中传播的电磁波。
但是,到了20世纪,像爱因斯坦等科学家做了一些新的实验。这些实验似乎表明光实际上是由粒子流组成的。他们做的最重要的实验与光电效应有关:当我们将光线照射到金属上时,就会产生光电效应,电子会从金属表面发射出来。
这些实验之所以特别,是因为当你增强入射光的光强,发射出的单个电子的能量不变。光强只会改变发射出来的电子数。光强越强,发射的电子越多。如果光是波的话不可能发生这种情况。因为,当波照射到电子上后,电子会从光波中吸收能量,同时抵消掉这部分光。这意味着增加光强可以增加每个发射电子的动能。
这个实验的结果让科学家感到很困惑。为了更好地了解发生了什么,他们保持入射光光强不变,但改变光的频率(不同的颜色)。结果表明,频率越高,发射电子的动能越高。
多亏了这些实验,使得爱因斯坦能够解释到底发生了什么。他说,光不仅仅是一种波,它由被称为光子的离散波包组成。当光子有足够的能量时,它可以让电子从金属中溢出。
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