加载中…
个人资料
叶波
叶波
  • 博客等级:
  • 博客积分:0
  • 博客访问:9,563
  • 关注人气:3
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
相关博文
推荐博文
谁看过这篇博文
加载中…
正文 字体大小:

关于两种以太观的对话  (34)

(2011-09-12 21:43:49)
标签:

杂谈

关于两种以太观的对话  (34)

黄宝:
现在让我们讨论一下光吧。你不是说光也是由以太组成的吗?就说说你的光的物理模型,如何解释波粒两象性吧!

葛兴:
光的本性问题是物理学中的历史性难题。这个问题已有三百多年的历史。光学发展史其实也就是光到底是粒子还是波的争论史。这场横跨几个世纪的时旷日久的争论是史无前例的,也是物理史上持续时间最长,程度最激烈的一场论战。它不仅贯穿于光学发展的全过程中,更使整个物理学发生了翻天覆地的变化,在光学史上烧灼下了永不磨灭的烙印。开始粒子占主动,后来波动占优势。眼看粒子说已经全面落败无回天之力,量子论的出现又使它峰回路转绝处逢生。

宗荣:
从十七世纪初开始,直至二十一世纪的今天,前后有众多伟大的科学家参与其间。一大批杰出的物理学家如牛顿、拉普拉斯、毕奥、胡克、惠更斯、菲涅耳、托马斯•杨、马吕斯、阿拉果、傅科、斐索、柯西、基尔霍夫、汤姆逊、泊松、麦卡拉、韦伯、麦克斯韦、赫兹、普朗克、爱因斯坦、玻尔、德布罗意、康普顿、密立根、薛定谔、狄拉克、海森伯、泡利、约旦、费米、古普塔等都曾为此问题付出了努力或作出了贡献,但都未能最终解决它。他们千方百计地企图揭开遮盖在光的本质外面那层扑朔迷离的面纱,双方对这一问题的争论极大地丰富了人类对光的认识。其中恩恩怨怨,谁又能说得明白?局面一直处在一种进退维谷的境地中,一方面双缝实验和麦氏理论毫不含糊地揭示出光的波动性,另一方面光电效应和康普顿效应又同样清晰地表明光是粒子。就粒子来说,玻尔的跃迁、原子里的光谱、海森堡的矩阵都强调了光不连续的一面,似乎粒子占了上风,但薛定谔的方程却又大肆渲染光的连续性,甚至把波动的标签都贴到了光的脸上。
在十七世纪末期,牛顿提出了光的微粒说。据他看来,光是由一种具有完全弹性的球形微粒大量地聚集成的,这些微粒以高速度作直线运动,并且只有在媒质发生变更时才会有速度的变化;速度的变化则用媒质对微粒的作用力来解释。牛顿从这种论据出发说明了光的直进现象、反射定律和折射定律。微粒说认为:光在媒质中折射时,折射线靠拢法线,这是和实验符合的。但同时又认为:媒质中的光速应当大于真空中的光速。1850年,傅科用高速旋转镜法,测定光在水中的速度约是空气中速度的3/4,证明了光在媒质中的速度大于真空中的速度的观点是错误的。
和牛顿同时代的惠更斯第一个提出了光的弹性波动说。他认为光是在一种特殊的弹性物质——“光以太”中进行着的弹性机械波动。按照他的看法,光波按球面形式传播,如果光遇着障碍物上的开孔,则在孔内的光以太微粒也发生振动并向障碍物后面发出球面波。根据他的波动说,能够说明光在相同媒质或不同媒质中的传播方向问题,以及与此相关的反射和折射定律。1802年托马斯•杨完成了光的双缝干涉实验,并且提出了“光干涉原理”。这种原理是在假设光波具有一定波长的基础上来阐述的。他后来又提出光是横波的假设,对波动学说作了进一步的补充。1815年前后,菲涅耳提出惠更斯——菲涅耳原理。总结了他自己和同时代学者关于干涉、衍射的多种实验,对波动学说作了更重要的补充。这样就能定量地处理光干涉、衍射和透明媒质的色散现象等问题。
弹性波动学说在以太问题上的矛盾,首先被1871年麦克斯韦的电磁说部分地解决了。他的学说起源于总结电磁学得到的一组方程,并预言了电磁波的存在。这一预言在1888年由赫芝的实验所证实。电磁学说认为光也是一种电磁波。空间存在着 “电磁以太”,它本身是不动的,但它的状态则能够作周期性变化,并且以一定的速度传播。这学说和它的各项推论在当时是和各种光学实验的结果相符合的,在光的认识上人们又向前跨进了一大步。
在1881年,迈克尔逊为了探测以太风的存在,设计了一个著名的以太漂移的试验。如果以太风存在,将仪器的两干涉臂同时转动90度,应有0.4个干涉条纹的移动,试验结果却没有任何条纹移动。这就等于否定了“以太风”,从而也认为以太是不存在的。最后,人们认为光本身是一种特殊的物质,并没有必要去建立一种实际上不存在的“以太”概念来解释光的性质。
普朗克能量子、光电效应和康普顿实验又证明了光的微粒性,认为光的辐射和吸收是以量子作为单位的,这是旧的量子论的基本论点。最后量子论又发展为光的两重性理论,认定光是兼有着波动性和微粒性的特殊物质。



(34)

0

阅读 评论 收藏 转载 喜欢 打印举报/Report
  • 评论加载中,请稍候...
发评论

    发评论

    以上网友发言只代表其个人观点,不代表新浪网的观点或立场。

      

    新浪BLOG意见反馈留言板 电话:4000520066 提示音后按1键(按当地市话标准计费) 欢迎批评指正

    新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 会员注册 | 产品答疑

    新浪公司 版权所有