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惠更斯的波动说:惠更斯质疑光的性质,提出光是波

时间:2023-11-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:与牛顿同时代的荷兰物理学家惠更斯不同意牛顿的看法。惠更斯也是历史上一位著名的科学家,他比牛顿大14岁,家庭比较富裕。无论是牛顿还是惠更斯,数学能力都很强,这一点儿也不奇怪,因为科学的语言就是数学。)经过一番测量和思考,惠更斯通过引入椭圆光球,终于能够用具体数值解释其中的双折射现象了。就这样,惠更斯对光产生了浓厚的兴趣,他的探索也越来越深入。具体来说,惠更斯认为,光根本不是微粒的聚合,而是一种波。

惠更斯的波动说:惠更斯质疑光的性质,提出光是波

牛顿同时代的荷兰物理学家惠更斯不同意牛顿的看法。惠更斯也是历史上一位著名的科学家,他比牛顿大14岁,家庭比较富裕。他是少年天才的代表,17岁就被誉为“荷兰的阿基米德”。无论是牛顿还是惠更斯,数学能力都很强,这一点儿也不奇怪,因为科学的语言就是数学。惠更斯很善于把科学理论和实践结合在一起,是不折不扣的“实验党”。

1669年,丹麦人巴托林发现有一种来自冰岛的透明石头,会有奇妙的双折射现象。就是说,如果用这块石头压住纸上画出的一条线,那么,我们透过石头看过去,一条线就变成了两条线,这种石头就是冰洲石。其实大部分晶体都能展示双折射现象,但像冰洲石那么明显的双折射还是很罕见的。惠更斯也研究起了这种石头,接着他遇到了一个立体几何问题。(你看,又绕回到了数学上。)经过一番测量和思考,惠更斯通过引入椭圆光球,终于能够用具体数值解释其中的双折射现象了。这还真是一块石头引发的科学奇案。就这样,惠更斯对光产生了浓厚的兴趣,他的探索也越来越深入。

1678年,他49岁的时候,正式发表了一篇他对于光的见解的文章,不过直到他61岁时,才以法文形式出版了一本叫《光论》的书。这本书第一次完整地提出了光的波动理论。具体来说,惠更斯认为,光根本不是微粒的聚合,而是一种波。什么是波呢?你把一块石头扔进水中,就会产生涟漪,那就是水波——水分子上下振动产生的视觉效果。拿起一根长绳子的一端,用手抖动一下,也会产生一个绳波,这是绳子传递振动的视觉效应。波有一种很神奇的效应,如果两个波面对面相遇,它们会毫无阻碍地对穿而过,就好像对方不存在一样。不信你可以和小伙伴抓住绳子的两端,各自抖一个绳波出来,观察它们相遇的情况。你看,如果光也是一种波,那么,就能很好地解释前文所说的为什么墙上的花纹图像没有变化。

冰洲石的双折射现象

两个小朋友抓住绳子的两端,各自抖一个绳波,观察它们的相遇情况(www.xing528.com)

牛顿和惠更斯的理论是针锋相对的。因为按照牛顿的说法,光是由一个个会向前运动的微粒组成的,而波只是一种视觉假象。不论是水波、声波还是绳波,介质本身并没有向前运动,它们只是在做着周期性的振动而已。那么一个问题来了:如果光是一种波,那么产生光波的振动介质是什么呢?遥远的星光照射到地球上,它们穿过的可是空无一物的太空啊!

那时候的科学家认为,太空并不是真空,而是由一种被称为“以太”的看不见、摸不着的物质填满,光就是以太振动的视觉效果。但问题是,无论物理学家们怎么努力,也检测不到以太的存在。波动说同样是困难重重。

微粒派和波动派在很长一段时间中都争得不可开交,史称“微波”战争

“微波”战争

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