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物理学史——光学篇

日期:2019-04-10

如此动人,便是物理。


我们看到的从很远星系来的光是在几百万年之前发出的,在我们看到的最远的物体的情况下,光是在80亿年前发出的。这样当我们看宇宙时,我们是在看它的过去。


——霍金《时间简史》


光无处不在,即使是在最黑的夜里。

没有光,也就没有我们眼中的世界。但是当我们抬头看天上美丽的星星时,我们是否想过光是什么?

我们当然不会想,但科学家们会想,而且已经想过了。

现在我们就是要来谈谈,人们对光的本质的探求史。

光学的发展主要分为三个阶段:一是关于光的本质争论纷纷的经典光学阶段,二是发现波粒二象性的近代光学阶段,最后就是二十世纪中期到目前的现代光学阶段。



经典光学阶段

对于光的本质这一问题科学家们主要分为两派,一派是以牛顿为代表的微粒说,认为光是由一个个小微粒组成的。最初牛顿提出,光是一束微小的粒子,它们沿直线传播,但显然,这无法解释光在传播中互不相干的现象。另一派是惠更斯等人的波动说,认为光是一种波。并且随着科学的前进,越来越多的实验表明了光的波动性,并且人们还从理论上证明了光具有波动性,于是波动说被越来越多的人接受,后来者居上,然而就在人们以为自己就快接近真相时,一些无法通过波动说的理论来解释的现象被发现了,例如黑体辐射,这些疑惑继续推动着科学家们的探索,直到二十世纪初光学进入近代光学阶段。



近代光学阶段

在这一阶段,人们逐渐认识到光不是单纯的粒子或者波,因为在一些实验中光表现出波的性质,但在另一些实验中光又表现出粒子的性质,因此有人提出了量子化假说,认为光不仅是种微粒也是种波,于是在科学家们孜孜不倦的探索之下,遮掩光本质的神秘之纱终于被揭开了,人们发现光不仅具有粒子性还同时具有波动性。



现代光学阶段

在明白光的本质之后,光学有了一次突破,在这样的科学背景下,现代光学迅速发展,并出现了许许多多的应用,例如:激光技术,显示技术等。

人类的求知欲是永无止境的,科学的发展也是如此,而且随着人们知道的越多,人类才越发明白自己的无知,这就像在代表未知事物的无穷大的集合里有一个小小的圈,如果这个圈内就是人类已知的东西,那么这个圈越大,它所接触到的“未知”也就越多,人类永远不知道科学的尽头是什么,正如没有人知道世界的尽头在哪里。