光是什么,无数学者和科学家都在思考的一个“奇怪”的问题!

“上帝”说:要有光明!所以有了光,地球就有了光,世界就充满了无限的欢乐 。但是全能的上帝留给我们一个非常困惑的问题:光是什么?几千年来,无数的学者和哲学家一直在思考这个问题 。这个问题的答案几乎包括了人类历史上最聪明的智慧 。古希腊人喜欢讨论问题,对光很好奇 。毕达哥拉斯首先解释说,光是一种光源周围发射的东西,当遇到障碍物时会被反弹 。

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接着托勒密在《光学》一书中描述了光的折射,达芬奇也描述了光的反射并试图解释它 。然后开普勒和斯内尔给出了光的折射定律的数据,但是他们没有发表他们的研究成果。
直到数学家笛卡尔提出光在折射中折射规律的数学几何表达式,他对光同时留下了两种可能的解释:一种是光是一种类似于粒子的物质;另一种是光是一种以“以太”为介质的压力,它可以是波 。光究竟是什么?不计其数的人继续对此进行讨论甚至争论 。
“波动说”和“微粒说”
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意大利数学家格里马蒂说,光是波 。他让一束光线穿过两个小孔,投射到暗室的屏幕上,发现屏幕上有光影条纹 。这与水波的衍射非常相似,它显示了光的波动 。
光应该是波,英国物理学家胡克如是说 。因为他用肥皂泡和薄云母重复了格里马蒂的实验,他认为“光是以太的一种纵向波”,而且光的颜色和其频率有关 。
“光怎么可能是波?它就是一个粒子”,英国物理学家牛顿说 。1666年,牛顿发现用棱镜可以把白光分成不同的颜色,不同的单色光也可以合成白光,因此他成功地解释了光的色散 。牛顿的分光实验使得光学从几何光学向物理光学迈进 。牛顿认为光应该由粒子组成,并且走最快的直线 。光的分解和合成是不同颜色粒子分离和混合的结果 。
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所以围绕这个问题有两个学派——“波动派”和“粒子派” 。事实上,牛顿起初并不特别反对波动派,但“粒子派”挑战了胡克等先前的“波动派”,一系列争论最终导致了牛顿和胡克终生的个人仇恨 。胡克说,牛顿的一些研究是基于他的研究基础,牛顿冷笑道:“那么说我就是站在巨人的肩膀上了!”
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1678年,荷兰科学家惠更斯出版了《光的理论》,并发表了反对粒子理论的公开演讲 。牛顿非常生气——作为当时世界上最聪明的人,他很快就找到了“波动派”的“弱点”用粒子理论解释了光的现象 。
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这些理论都写在他的《光学》一书中 。这本书出版时,胡克和惠更斯已经不在人世,“波动派”也衰落了 。牛顿利用他在力学上的卓越声誉,轻易地发展和统一了“微粒学派” 。虽然不是千秋万载,但它统治了整个18世纪,这就是权威的力量 。
东山再起的“波动说”历史的车轮总是向前滚动 。在新自然哲学思潮下,权威不一定受到质疑 。从1800年到1807年,托马斯·杨再次高举波动说理论的旗帜 。作为新一代的领导者,杨运用物理学中最有力的研究方法:理论预测和实验验证,再进行理论解释,逐步完善了波动理论 。
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杨首先把光和声波进行对比,认为光在叠加后也有增大或减小的现象——光的干扰 。他做了著名的杨氏双缝干涉实验,在理论上迈出了关键一步:光不是纵波,而是横波(传播方向与振动方向垂直) 。十年后,法国土木工程师菲涅尔充分发挥业余兴趣,从理论上对光的干涉进行了预测 。在理解了托马斯杨的工作之后,他进行了实验验证,并成功地建立了光的横向传播理论 。之后,波动派终于再次崛起,继续向前发展 。


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