人類對光的認識過程

1、人類對光的認識過程人類對光的本性認識經歷了一個非常曲折、漫長的過程，這其中不僅僅使我們獲得了很多知識，更重要的是對科學精神和科學發(fā)現的理解更深刻了。同學們，請你們認真閱讀，暫時不懂的地方可以越過，看完之后有什么感想？請你通過回復告訴我，或者發(fā)電子郵件至zhouspfx@光的本性認識歷史——摘自《重要物理概念規(guī)律的形成與發(fā)展》喬際平劉甲珉編著人們對光的本性的認識經歷了漫長的歲月，大約在十七世紀形成了兩種對立的學說，即光的波動說與微粒說，但

2、在以后很長一段時期內，微粒說占據統(tǒng)治地位，而波動說幾乎消聲匿跡歷史發(fā)展到十九世紀初，由于一連串的發(fā)現和眾多科學家的努力使光的波動說再次復興，并壓倒了微粒說二十世紀初，愛因斯坦提出了光的量子說，康普頓證實了光的粒子性，使人們對光的本性又有全新的認識，乃至到今天，人們認識到光具有波粒二象性人們對光的本性的認識過程可概括為：光的波動說→光的微粒說→光的波動說→光的量子說→光的粒子說→光的波粒二象性一、光的波動說的形成十七世紀形成了關于光的本性

3、的兩種學說，歷史上主張光的波動說有笛卡兒、胡克、惠更斯等人1笛卡兒借助于以太來說明光的傳播過程十七世紀上半葉，法國物理學家笛卡兒（1596—1650）曾用他提出的“以太”假說來說明光的本性他用以太中的壓力來說明光的傳播過程如果一物體被加熱并發(fā)光，這意味著，物體的粒子處于運動狀態(tài)并給予這一媒質的粒子以壓力這一媒質被稱為以太，它充滿了整個空間壓力向四面八方傳播，在達到人眼后引起人的感覺，他把人們對物體的視覺比喻為盲人用手杖來感知物體的存在，

4、他把光的顏色設想為起源于以太粒子的不同的轉動速度，轉得快的引起紅色的感覺，轉得慢的對應于黃色，最慢的是綠色和藍色他的主張是強調媒質的影響，以“作用”的傳播為出發(fā)點，特別是以接觸作用或近距作用為出發(fā)點，把光看作壓力或者脈動運動的傳播，因而笛卡兒被認為是光的波動說的創(chuàng)始人1牛頓在對光的色散現象的研究中提出了光的微粒說牛頓在光學研究中，從光的色散現象中得出結論；單色的光束是不能再改變的它們可以說是光的“原子”，就象物質的原子一樣支持光的微粒說

5、的人們認為：單色光是由單一粒子構成的，白光則是各種光粒子的混合物，棱鏡只是將它們分類，使各種光粒子有不同的偏轉角度因而牛頓及其追隨者把色散現象看作是微粒說的一個證明而在當時很不完善的波動說卻很難解釋光的色散問題惠更斯雖然他知道牛頓的這一研究成果，但在他的著作中卻避開而不談這一問題2牛頓根據光的直線傳播性質，提出光是微粒流的理論牛頓在1704年出版的《光學》一書中，根據光的直線傳播性質，提出了光是微粒流的理論他認為光的直線傳播是由于這些微

6、粒從光源飛出來，在真空或均勻物質內由于慣性而作勻速直線運動他說：“光線是否是發(fā)光物質發(fā)射出來的很小的物體？因為這樣一些物體能夠直線穿過均勻媒質而不彎曲到影子區(qū)域里去，這正是光線的本性?！?牛頓在解釋光的折射定律、衍射、干涉等現象的過程中進一步發(fā)展和完善了光的微粒說牛頓在分析折射定律時，堅持微粒說的觀點，認為光在光密媒質中的速度大于光疏媒質中的速度（實際上這是一種錯誤觀點），但這在當時無法用實驗加以檢驗的牛頓解釋光的衍射現象時認為，當光粒

7、子通過障礙的邊緣時，由于兩者之間有引力作用，使光束進入了幾何陰影區(qū)這種解釋在當時曾被多數人所接受牛頓在解釋光的干涉現象時，認為當光投射到一個物體上的時候，可能激起物體中以太粒子的振動，就好像投入水中的石塊在水面上激起波紋一樣他甚至設想可能正是由于這種波依次地趕過光線而引起干涉現象在解釋薄膜干涉時，牛頓已接觸到光的周期性概念從以上可看出，牛頓對光的本性的看法基本上是傾向于微粒說的觀點，但其中也包含一些波動性的觀點而牛頓當時的支持和崇拜者們

8、卻把牛頓推舉為微粒說的代表三、光的波動說與微粒說的斗爭中，微粒說取得初步勝利，占統(tǒng)治地位當光的波動說和微粒說初步形成后，這兩種對立的觀點進行了激烈地爭論和斗爭以惠更斯等為代表的光的波動說和以牛頓為代表的光的微粒說各持己見它們都能解釋一些光學現象但也各有一些局限性，限于當時的條件有時也難以明確判斷其正誤如按照微粒說，可推導出光的折射定律為sinisinr=v2v1式中i為入射角、r為折射角、n為折射率v1和v2分別為第一種媒質與第二種媒質