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量子力學(2)

  如圖1-5所示,如果認爲光是一種波,因爲波(如水波)具有遇到物體發生衍射——擴散——的特性,這樣就無法解釋光爲什麼會直線傳播的問題。例如,陽光的直射和鏡子的反射都是光的直線傳播。但是,如果把光看成是粒子,就很容易解釋這些現象。例如,你可以把鏡子的反射現象想象成光的微粒像乒乓球撞擊到牆壁上被反彈回來。

  因此,把光子看成是微粒,很容易解釋光的直進性和反射性,這讓牛頓在1704年提出:光從光源發出的是一種物質微粒——就如暴雨中的水滴一樣。

  然而,如果把光看成是一種微粒,就會發生許多微粒交叉撞擊到一起相互碰撞彈開的事情。但是,當你把幾束光交叉照射後會發現,它們會毫無妨礙地彼此穿過對方,然而相互穿過對方的事情只有波才可以做到。另外,如果把光看成是微粒,也無法解釋光的折射現象,但是如果把光看成是波,卻很容易解釋折射現象(見圖1-6折射現象)。

  圖1-6 吸管在水杯中的折射現象

  那麼,光到底是什麼?下面,按照對光進行研究的曆史順序作出描述。

  二、雙縫實驗

  1807年,托馬斯·楊(1773-1829)在他出版的《自然哲學講義》中,第一次描述了雙縫實驗。如圖1-7所示,他把一支蠟燭放在一面張開一條狹縫的擋板前面,這樣就形成了一個點光源(從一個點發出的光源)。然後,他在第一張擋板後面放上開出兩條平行狹縫的第二塊擋板。這樣,從小孔中射出來的燭光在穿過兩條狹縫後就投射到了後面的屏幕上,由此就形成了明、暗交替出現的幹涉條紋。因爲只有“波”(如水波)才會出現這樣的幹涉條紋,所以這個既簡單又巧妙的實驗無可辯駁地證明:光是一種波。這就是著名的雙縫實驗。

  圖1-7 雙縫實驗

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