1.2 光电磁波的“波动性”、“粒子性”与“波粒二象性”的物理学研究发展历史
在17世纪,以牛顿为代表的物理学家认为光是一种粒子、光的运动方式为“粒子流”。这种学说认为光由光源发出的微粒、它从光源沿直线行进至被照物,因此可以想像为一束由发光体射向被照物的高速微粒。
这学说很直观地解释了光的直进及反射折射等现象,曾被普遍接受;直到19世纪初光的干涉等现象发现后,才被“波动说”占据上风。
而与牛顿同时代的荷兰人惠更斯,第一位提出光的“波动说”;他在17世纪创立了光的“波动学说”、与光的“微粒学说”相对立。他认为光是一种波动,由发光体引起,和声一样依靠媒质来传播;这种学说直到19世纪初,当光的干涉和衍射现象被发现后才得到广泛承认。
19世纪后期,在电磁学的发展中又确定了光实际上是一种电磁波,而说明光在本质上是电磁波的理论,最早由麦克斯韦的电磁理论提出、由赫兹的实验所证明的;光就是电磁辐射,所以就有反射、折射以及偏振之性质。同时,麦克斯韦的理论研究表明,空间电磁场是以光速传播。
期间,在1888年德国物理学家赫兹用实验证明了电磁波的存在,从此奠定了光的电磁理论;这一理论能够说明光的传播、干射、衍射、散射、偏振等许多现象。
所以,麦克斯韦在1865年得出了结论:光是一种电磁现象,光电磁波的频率不同、光的颜色就不一样。光是电磁波、光电磁波因为波长很短而在电磁辐射传播过程中表现为“粒子性”——不是粒子或粒子流、粒子性与粒子是两个物理概念,就可以很好的解释光的传播、干射、衍射、散射、偏振、磁光效应、量子性、光电效应、康普顿散射等一切光物理的本质与现象了。
那时,光是电磁波、不是粒子流、“光子说”就是错的等已经为科学界所接受,但是,爱因斯坦在1905年解释“光电效应”时提出了唯象理论、错误地认为光电磁波是粒子、用粒子流来解释“光电效应”,这就等于否定了光是电磁波、又回到牛顿的光是粒子学说了。
接着又出来一个德布罗意提出粒子物质波的“波粒二象性”理论,这理论本身是对的,但他受爱因斯坦的误导而把“光电磁波”当粒子而进行理论推广了、更加强化了错误的“光是粒子流”学说,而爱因斯坦同样“投桃报李”的把德布罗意及其物质波理论推到了科学前台、两人在科学史上相互呼应。这样错误的“光是粒子流”学说越走越错了,“波粒二象性”的和稀泥都救不了这个错误。
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