光学是一门古老的科学,关于光的本性问题也一直是许多科学家所努力探寻的。
17世纪70年代还由此引发了一场著名的争论。牛顿在剑桥对光学进行了为期3年的研究,最终形成了自己的学说,坚信光是一种粒子。站在他对立面的是英国皇家学会会员胡克和惠更斯。胡克认为光本质上是一种依靠以太媒质的振动而传播的波。他认为,只有把光看成波,才能完美地解释光的直线传播特性。
爱因斯坦对于光的特性,惠更斯比胡克研究的还要深入。他认为光的波动既类似于水波,又类似于声波。光波是一种球面波,光在传播时形成一个个球面波向前传递。胡克和惠更斯用来批驳粒子说的共同武器是光的衍射现象。衍射被公认为是波的一种特性,当光的衍射现象被发现之后,光的波动性也顺理成章地得到了承认。
对于波动说提出的种种反对粒子说的例证,牛顿用粒子说进行了反驳。对于光的衍射现象,牛顿作了不同的解释,他认为:光的衍射现象的发生是因为光中的微粒经过物体边缘时受到物体引力,因而表现为光在物体边缘产生了弯曲,更能证明光是一种微粒。
关于光的本性的争论一直持续了很多年。最终,由于牛顿的微粒说能更好地解释光的各种现象,因而它得到了公认。至此,备受科学界关注的光的本性之争以牛顿粒子说的胜利而告一段落。这一学说在他去世之后一直占据了近100年的统治地位。直到1801年,由于微粒说无法解释托马斯·杨的实验,波动说又重新占了上风。
20世纪初期,与牛顿同样伟大的另一位科学家爱因斯坦,受到1900年普朗克提出的量子概念的启发,将其推广到空间中的传播情况,提出了光的量子理论,证明了牛顿学说中光的粒子的存在,为牛顿的理论提供了有力的支持。爱因斯坦还综合了光的粒子说与波动说,辩证地提出光具有波动性与粒子性,即光既是一种波,同时也是一种粒子。
1905年3月,爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文。他认为对于时间平均值,光表现为波动;对于时间瞬间值,光表现为粒子性。这是历史上第一次揭示微观客体波动性和粒子性的统一,即波粒二象性。这一科学理论最终得到了学术界的广泛接受。
光具有波粒二项性,爱因斯坦于1905年提出光量子说来解释该实验.即认为光是一束束以光速运动的粒子流,每一个光粒子都携带着一份能量.光量子说受到普朗克量子说的很大影响.普朗克在解释黑体辐射问题时认为光在发射和吸收过程中具有粒子性.爱因斯坦则进一步认为光在传播过程中也具有粒子性.
光一方面具有波动的性质,如干涉、偏振等;另一方面又具有粒子的性质,如光电效应等.这两方面的综合说明光不是单纯的波,也不是单纯的粒子,而是具有波粒二象性的物质.这是认识上的不断加深而得到的结论.应该注意这也还不是最后的答案.对于光的本性,虽然经过这么多年的探索,我们所知道的也的确是太少了.光到底是什么?是在某一时刻表现为粒子,而在另一时刻表现为波?还是完全不同于我们现在所知的某种物质?这些问题也是当今的科学家们在苦苦思索的问题.
光子既是粒子又是波(电磁波).
首先先说光子是物质吧.这个简单,如果你否认光是物质,那么它是什么,是意识吗?显然,它是物质.
波也可以是物质存在的一种形态,不要把声波不是物质和光波是物质弄混了.类似的 场也是物质.
光在均匀介质中延直线传播.声波难道不是直线传播吗?弄清楚振动方向和波速方向.声波的振动方向可以和传播方向共线 也可以垂直.而光波的电场 磁场方向和速度方向垂直.所以延直线传播和波动说并不矛盾.
那么光的衍射不是可以说明光不是延直线传播了吗?而这也可以用光的粒子说解释,也就是用不确定关系解释,这不矛盾.
而波动说也可以支持粒子说.电场磁场本身就是物质,物质是由粒子构成的,这一点儿也不稀奇.
既然光有波粒二相性 那么说它是波或者是粒子都正确,因为它即使波又是粒子.
光本身没有波性,波性是空间的特性。空间在多米诺式激发能量传递。
而我们把光的空间特性和光本身特性混为一谈,这是现代科学可能的误区。
现代人没有能力把空间特性完全搞清楚,所以认为光是波粒二象性。但是其实用哲学很容易搞清楚这个问题,光没有波性,波性应该严格区分为空间特性,不应该归结到光的身上。
光具有波粒二向性.
从粒子学角度来讲,主要就是光的反射,粒子打在物体上,反弹回来,就是反射;粒子钻进物体的分子间缝隙,甚至穿透物体,就是透射.
从波动学角度来讲,又侧重光的透射,波能在液 气 固态中传播,也能反射.
透明的物体,能充分体现光的波动性,而不透明的物体,侧重体现光的粒子性.
其实着两种现象是同时发生的,只是不同的材料对各自的支持率不同.