量子力学简史(公子醉了)

2023-04-25 来源:飞速影视

1. 最初的起源:光是波还是粒子?


关于光到底是波还是粒子,在爱因斯坦提出光的波粒二象性之前已经争论了几百年。

2. 朴素的粒子认知:


① 起初人们认为光是粒子流,这是一种生活经验,理所当然。

3. 光波动性的发现:


② 直到17世纪初格里马第发现,光不仅会沿直线传播、折射和反射,还能绕过障碍物传播(称为衍射)。由此提出光可能是一种类似水波的波动。光是波的理论得到了当时主流物理学家的认可。

4. 第一次波粒战争:


③ 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。
④ 1690年惠更斯发表《论光》,用波动说来解释了光的反射、折射、双折射等现象。惠更斯认为光是一种纵波,并且指出,如果光是粒子,那么为什么两束光相遇不会发生碰撞。
⑤ 牛顿用三棱镜发现了光色色散现象,认为光是各种不同的混合粒子组成。其在1704年发表了《光学》巨著,用粒子说解释了光的直线传播,折射、反射、色散、衍射现象。鉴于牛顿的权威,光的粒子学占据上风,第一次波粒战争结束,粒子说胜利,并统治了后面整个18世纪。

5. 第二次波粒战争:


⑥ 1801年,托马斯.杨做了著名的杨氏双缝干涉实验,发现了光的干涉性质。证明光以波动形式存在,波粒争端再起风云。
⑦ 1808年,马吕斯在试验中发现了光的偏振现象。在进一步研究光的简单折射中的偏振时,他发现光在折射时是部分偏振的。因为惠更斯曾提出过光是一种纵波,而纵波不可能发生这样的偏振,这一发现成为了反对波动说的有力证据。
⑧ 1819年菲涅尔提出光不是惠更斯认为的纵波,而是横波,类似于水波,振子上下震动。用横波解释了光的偏振现象。
⑨ 1850年傅科测量了光在水中的传播速度,只有空气中的3/4。牛顿的微粒说崩塌。
⑩ 1856年麦克斯韦统一了电和磁,并且指出光就是一种电磁波。第二次波粒战争以波动说胜出结束。

6. 波动说统治时代:


⑪ 1882年施维尔德对光通过光栅后的衍射现象进行了解释。光的波动学说更加牢不可破。
⑫ 1888年赫兹以实验证明了电磁波的存在,早没有人再怀疑光是不是波了。
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