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為什麼光量子既不是物質粒子也不是波
http://www.CRNTT.com   2017-09-28 10:38:49


  中評社北京9月28日電/光量子又稱為光子。這個名詞是愛因斯坦1905年在公開發表的一篇著名論文中首先提出的,由於光子學說的巨大成功,愛因斯坦獲1921年諾貝爾物理學獎。

  那麼,究竟什麼是光量子呢?在日常生活中,光是最為人們所熟悉的東西。如果沒有光,人們簡直無法生活。但是,人們認識光的本性卻經過了艱難而又曲折的道路。

  以牛頓為代表的一種理論認為,物體發光是因為它發射出光的粒子(微粒)流,我們之所以能看到光,是由於這些粒子落到眼睛上引起了視覺。按照這個理論,人們把光的反射現象解釋為光的粒子在反射面上發生了彈性碰撞而造成的結果。

  然而與牛頓同時代的惠更斯則認為,物體發出的光是一種波動,這種波動不同於人們通常觀察到的水波和聲波——它們都有傳播波動的介質,水波的傳播介質是水,聲波的傳播介質是空氣或其他液體和固體,而光波的傳播是在真空中進行的,也就是說光波以真空為介質。

  這兩種理論一開始就發生了衝突,但由於牛頓在科學界的崇高威望,光的微粒說在很長一段時間內占統治地位。直到19世紀初,楊氏、菲涅爾、夫琅和費新發現的光的干涉、衍射和偏振現象,與惠更斯的光的波動說十分吻合,而牛頓的光的微粒說對此卻無法做出解釋。

  隨著光學儀器的發展,光學理論也有了很大的進展。麥克斯韋證明了光波是一種電磁波後,光的波動理論似乎完全被實驗所證實,光是波動的說法也為人們普遍接受。

  但是,光是波動的理論在光電效應的實驗結果面前卻一直顯得無能為力。所謂光電效應指的是:當用光照射金屬表面時,會把電子從金屬中打出來。早在1872年,莫斯科大學的斯托列托夫就已發現了這個現象,以後德國物理學家赫茲和雷納德對此也進行了研究。當人們試圖用光的波動說去解釋光電效應時,得出的結論是:當光的強度增大時,從金屬中被打出來的電子的速度也應增大。而實驗結果表明,用同一頻率的光照射時,不論光的強度多大,所有觀察到的電子都具有同樣的速度,也就是說,從金屬中被打出來的電子的速度與光的強度無關!而且當光的頻率達到某個極限值時,才會在光照條件下使電子從金屬中飛出。而且,從金屬中能不能打出電子與光的頻率有關,即用紫光照射時飛出電子的速度比用紅光照射時飛出電子的速度大!於是,光是波動的說法在實驗面前陷入了困境。
 
 


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