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§第三節 科學家給光畫像

光是什麽?古往今來,人們一直在探索這個問題的答案。

很久很久以前,古希臘人給光畫了一張像——人一睜開眼睛,光就從人眼睛裏流出來。他們認為,由於人的眼睛能夠自然而然地流出光來,所以人才會看到周圍的東西。

多少個世紀以來,人們運用人類逐漸積累起來的知識,給光勾畫了一張又一張畫像。有的似像非像,有的畫出了光的某些特點,卻沒有表現出其他特點。

1675年,英國科學家牛頓在解釋陽光通過三棱鏡產生7色光譜現象時,把光描繪為從發光物體發射出來並作高速直線運動的一種非常細小的粒子。這就是光的“微粒說”。這種學說很好地解釋了光的直線傳播、反射和折射,而對衍射、幹涉和偏振現象卻無能為力。

1678年,荷蘭物理學家惠更斯對光做出了完全不同的描繪:光是在充滿整個空間的特殊媒質“以太”中傳播的某種彈性波動,這就是光的“波動說”。一些科學家運用光的波動理論解釋了光的幹涉、衍射和偏振現象,但是,卻不能很好地解釋光的直線傳播。後來,邁克耳遜實驗還證明並不存在“以太”。

牛頓和惠更斯是同時代的人,微粒說和波動說各有長短,爭論不休。由於那時候的實驗條件和方法所限,無法判斷和證實兩種學說的真偽。微粒說能直觀地解釋光的直線傳播等現象,易於為人們所接受,所以在長時間裏占著上風。

1801年,英國物理學家托馬斯·楊做了一個著名的光的幹涉實驗,由此才開始動搖微粒說的統治地位。他讓一狹窄的光束穿過兩個十分靠近的小孔,爾後投射到一塊白屏上,結果兩束光在屏上重疊處呈現出一係列明暗交替的條紋。在暗條紋處,光的粒子跑到那兒去了?對此微粒說無法自圓其說,而波動說卻能做出很好的解釋。