
光既是一种粒子,又是一种波。光一起具有粒子与电磁波的特点,但又不具有其间某一种的悉数性质。它由波涛状传达的光子组成。
物理学界的伟人们已就光之性质进行了几个代代的剧烈争辩,争辩的焦点在于:光到底是一种粒子仍是一种电磁波。几个世纪以来,这种奥秘且难以捉摸的现象一向困扰着科学家,由于在每次界说其性质的试验中,它好像都在改动自己的行为办法。
简略来说,光是自然界的反常现象之一,它被以为既是一种波涛又是一种粒子。这种变异性也是量子力学的基本理论之一。下面让咱们来看看人们是怎么得出这一重要定论的。
光是一种粒子
“光是一种粒子”这一观念最早由艾萨克·牛顿提出,但它在19世纪之前并未被广泛承受,直到被阿尔伯特·爱因斯坦重申。爱因斯坦以为只要当光是由粒子组成时,光的反射和折射性质才干得到解说。
波并不会沿直线传达,也无法展示出牛顿和爱因斯坦所提及的性质。但是,假如这是对的,那么光为何会被否定是一种粒子呢?部分原因是,它没能具有粒子界说上的一切特点。粒子是一种细小的碎片或必定数量的具有特定性质(比方质量和体积)的物质。最小单位的光被以为是一种光子,而光子根本就没有质量。此外,处于牛顿年代之后、爱因斯坦年代之前的其他研讨者的试验成果表明光具有相似波的性质,因而这些研讨者以为光是能量而非物质。
不,光是一种电磁波
包含菲涅耳、杨和麦克斯韦在内的一些科学家对光相似波的特点进行了研讨。波是无须物质转化就能完成的从一点到另一点的能量转化。杨进行了单缝衍射试验,该试验对建立光相似于波的性质(比方干与与衍射)具有及其重要的效果。他让光束穿过狭缝,并调查光在狭缝屏暗地的另一屏幕上所构成的图画。
假如牛顿提出的光的微粒理论是正确的,那么屏幕上应当是与狭缝形状、巨细相同的光的图画。但是实际上,屏幕上的光是愈加漫射或衍射的,这在某种程度上预示着光具有干与性,而这正是能量波所显示出来的。“干与”是一种现象,即两种波(它们被以为是线性系统)对互相的强度具有增减效果,从而使组成波的振幅更大或更小。
爱因斯坦与光电效应
爱因斯坦调查到,当光接触到金属时,电子会从金属表面飞出——假如光仅仅只是一种波的话,那么这种现象是十分稀有的。该光电效应的独特之处在于,飞出金属表面的电子的能量并未跟着光的强弱而改动(假如光是一种波,则强光会导致光电子伴跟着更大的能量飞出)。
图解:波粒二象性示意图阐明,从不同视点调查相同一件物体,能够正常的看到两种截然不同的图样。
所以爱因斯坦提出,光实际上由细小的能量包组成,这些能量包以波状办法传达。他想象的粒子是一个光子,他估测:当物质中的电子与光子相碰撞,前者会吸收后者的能量并飞出。他持续指出,进行碰击的光子的振动频率越高,飞出的电子能量越大。双缝试验能够很好地阐明这一现实。
图解:托马斯·杨做双缝试验得到的干与图样。
双缝试验所运用的办法与单缝试验相同,仅有的改动是本来只要一条缝的屏幕现在有两条平行的狭缝,光的行为将再次于双缝板后的屏幕上被调查。光相似于波的性质导致光波在经过双缝时发生干与现象,并在屏幕上构成明暗不同的光带——假如光仅由传统粒子组成,这一试验成果则不太可能发生。但是,光线总是在屏幕上的离散点处被吸收,这在某种程度上预示着它们是单个的粒子而不是波。后来,被装置于狭缝中的探测器观测到,每个光子都只经过某一个狭缝,而这又是一种粒子行为,而不是波的行为。
换言之,光可能有多重性质,但至少现在咱们我们能够中止对光之性质的争辩了。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. sciabc- Babylolin- Rujuta Pradhan
如有相关联的内容侵权,请于三十日以内联络作者删去
转载还请获得授权,并留意坚持完整性和注明出处