第24章 光本質的發現與證明(1 / 2)

光本質的爭論由來已久。

在17世紀已出現了關於光是一種“作用”還是一種“實體”的爭論。後來逐漸發展成為兩種學說,一種是以牛頓為代表的微粒說,簡而言之即認為光是從光源發出的物質微粒流,在均勻的媒質中以一定的速度傳播;另一種是以惠更斯提出的波動說為代表,認為光是一種振動形式,以波的形式向周圍傳播。

笛卡爾可以看成是波動說的第一人。但是他在談到視覺效應時,把光比作脈衝波動,否認是一種微粒,而在解釋光的折射和反射時又運用物體的碰撞運動來比喻,所以他在光本質的看法上是模糊的。

17世紀的伽森狄(1592~1645年)主張的是“微粒說”。1638年,他進一步研究了古代原子論思想,並認為物質本身是一種堅硬粒子組成的,這些粒子在各個方向上運動,數量極多。

原子論是當時人們認識物質結構的基礎,而且幾何光學在當時已相當成熟,所以人們很自然地把光看成是粒子流,這樣就宣告了光的直線傳播和反射定律,而且也可以與折射定律不發生矛盾。這種學說支持率很高。

17世紀末,惠更斯提出光的波動說。在發表的《論光》專著中,惠更斯認為光的運動不是物質微粒而是媒質的運動,即波動。

惠更斯指出:“假如注意到光線向各個方向以極高的速度傳播,以及光線從不同的地點甚至完全相反的地方發出時,光射線在傳播中一條光線穿過另一條光線而相互毫不影響,就會完全明白這一點:當我們看到發光的物體時,絕不可能是由於從它所發出的物質,像穿過空氣的子彈和箭一樣,通過物質遷移所引起的。”

與聲波、水波類比,惠更斯從光速有限性論證了光是球麵波。

惠更斯原理是:在波的傳播過程中,波陣麵上的每一點都是新的水波的中心,這些水波的包絡就給出了波陣麵的新位置。

此學說很好地解釋了光的反射與折射現象,以及方解石的雙折射現象。後來,這被丹麥科學家巴爾多林在1669年證實。

但是惠更斯認為光是縱波,這樣他無法解釋光的幹涉、衍射和偏振。並且,惠更斯否認光波具有周期性。

1665年,胡克在《顯微術》一書中主張“光是一種振動”。他認為光是在稀薄的媒質中傳播,是一種橫向振動。

牛頓認為波動說的缺陷在於:

其一,光如果是波動,應該有繞射現象,但是沒有觀察到這種繞射;

其二,方解石雙折射現象的解釋並不完備確鑿;

其三,波動說所依賴的介質很值得懷疑,至今不能證明。