光的本性問題釋疑論文

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1、光的本性問題釋疑論文光的本性問題釋疑論文光的本性問題釋疑論文　　“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，幫助他們深刻認識光的本性．　　問題１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１７世紀末提出的，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

2、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，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．１９世紀后期，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

3、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)有的位置．光的電磁說使光的波動理論發(fā)展到了相當完美的程度，取得了很大的進步，使人們在對光的認識上跨進了一大步．　　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Ｅ＝ｈν．　　光的波粒二象性現(xiàn)在，科學(xué)家對光的本性的認識是：光具有波粒二象性．個別光子的行為顯示出波動性；頻率

4、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２光的波粒二象性是不是折衷主義？　　釋疑對光的本性的認識，歷史上曾發(fā)生過兩次否定．第一次是波動說取代微粒說，但是第二次當光電效應(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，因為這兩次否定的性質(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，光的干涉、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

5、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．這次否定是徹底的．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Ｅ＝ｈν中的頻率ν正是波的特性的描述，更重要的是，實驗也證明了個別光子表現(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，光的波動性和粒子性不同于宏觀機械波、宏觀質(zhì)點．　　問題３白光經(jīng)三棱鏡色散后得到的彩色條紋

6、與白光通過雙縫干涉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．而雙縫干涉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，可以看到若干組彩色條紋，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)區(qū)別：雙縫干涉形成的彩色條紋中，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４光的干涉與

7、衍射有何區(qū)別？　　釋疑光的干涉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．光的干涉現(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，從薄膜的前后表面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擬的情況．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，此時便可在光屏上形成明暗相間的條紋．其次，干涉條紋與

8、衍射條紋也是有區(qū)別的，以狹縫為例，干涉條紋是相互平行、等距的；而衍射條紋是平行而不等距的，中間最寬，兩邊條紋寬度逐漸變窄．