23．光本质的发现与证明

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23．光本质的发现与证明

光本质的争论由来已久。

在17世纪已出现了关于光是一种“作用”还是一种“实体”的争论。后来逐渐发展成为两种学说，一种是以牛顿为代表的微粒说，简而言之即认为光是从光源发出的物质微粒流，在均匀的媒质中以一定的速度传播；另一种是以惠更斯提出的波动说为代表，认为光是一种振动形式，以波的形式向周围传播。

笛卡尔可以看成是波动说的第一人。但是他在谈到视觉效应时，把光比作脉冲波动，否认是一种微粒，而在解释光的折射和反射时又运用物体的碰撞运动来比喻，所以他在光本质的看法上是模糊的。

17世纪的伽森狄（1592～1645年）主张的是“微粒说”。1638年，他进一步研究了古代原子论思想，并认为物质本身是一种坚硬粒子组成的，这些粒子在各个方向上运动，数量极多。

原子论是当时人们认识物质结构的基础，而且几何光学在当时已相当成熟，所以人们很自然地把光看成是粒子流，这样就宣告了光的直线传播和反射定律，而且也可以与折射定律不发生矛盾。这种学说支持率很高。

17世纪末，惠更斯提出光的波动说。在发表的《论光》专著中，惠更斯认为光的运动不是物质微粒而是媒质的运动，即波动。

惠更斯指出：“假如注意到光线向各个方向以极高的速度传播，以及光线从不同的地点甚至完全相反的地方发出时，光射线在传播中一条光线穿过另一条光线而相互毫不影响，就会完全明白这一点：当我们看到发光的物体时，绝不可能是由于从它所发出的物质，像穿过空气的子弹和箭一样，通过物质迁移所引起的。”

与声波、水波类比，惠更斯从光速有限性论证了光是球面波。

惠更斯原理是：在波的传播过程中，波阵面上的每一点都是新的水波的中心，这些水波的包络就给出了波阵面的新位置。

此学说很好地解释了光的反射与折射现象，以及方解石的双折射现象。后来，这被丹麦科学家巴尔多林在1669年证实。

但是惠更斯认为光是纵波，这样他无法解释光的干涉、衍射和偏振。并且，惠更斯否认光波具有周期性。

1665年，胡克在《显微术》一书中主张“光是一种振动”。他认为光是在稀薄的媒质中传播，是一种横向振动。

牛顿认为波动说的缺陷在于：

其一，光如果是波动，应该有绕射现象，但是没有观察到这种绕射；

其二，方解石双折射现象的解释并不完备确凿；

其三，波动说所依赖的介质很值得怀疑，至今不能证明。

牛顿其实不是完全排斥光的波动说。他认为当光投射到一个物体上时，可以激起物体中粒子的振动。牛顿还提出了光的周期性。

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