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光有質(zhì)量嗎,如果有質(zhì)量的話,牛頓第一定律說明它會(huì)受到空氣阻力速度越來越慢,那為什么光沿直線傳播?

光有質(zhì)量嗎,如果有質(zhì)量的話,牛頓第一定律說明它會(huì)受到空氣阻力速度越來越慢,那為什么光沿直線傳播?

匿名用戶 | 2017-05-19 12:06

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（共1個(gè)回答）

光的波粒二象性.你去看下這個(gè)吧用該可以解釋的
笛卡兒提出的兩點(diǎn)假說
　　在人們對(duì)物理光學(xué)的研究過程中,光的本性問題和光的顏色問題成為焦點(diǎn).關(guān)于光的本性問題,笛卡兒在他《方法論》的三個(gè)附錄之一《折光學(xué)》中提出了兩種假說.一種假說認(rèn)為,光是類似于微粒的一種物質(zhì)；另一種假說認(rèn)為光是一種以“以太”為媒質(zhì)的壓力.雖然笛卡兒更強(qiáng)調(diào)媒介對(duì)光的影響和作用,但他的這兩種假說已經(jīng)為后來的微粒說和波動(dòng)說的爭(zhēng)論埋下了伏筆.
格里馬第發(fā)現(xiàn)了光的衍射現(xiàn)象
　　十七世紀(jì)中期,物理光學(xué)有了進(jìn)一步的發(fā)展.1655年,意大利波侖亞大學(xué)的數(shù)學(xué)教授格里馬第在觀測(cè)放在光束中的小棍子的影子時(shí),首先發(fā)現(xiàn)了光的衍射現(xiàn)象.據(jù)此他推想光可能是與水波類似的一種流體.
　　格里馬第設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：讓一束光穿過一個(gè)小孔,讓這束光穿過小孔后照到暗室里的一個(gè)屏幕上.他發(fā)現(xiàn)光線通過小孔后的光影明顯變寬了.格里馬第進(jìn)行了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn),他讓一束光穿過兩個(gè)小孔后照到暗室里的屏幕上,這時(shí)得到了有明暗條紋的圖像.他認(rèn)為這種現(xiàn)象與水波十分相像,從而得出結(jié)論：光是一種能夠作波浪式運(yùn)動(dòng)的流體,光的不同顏色是波動(dòng)頻率不同的結(jié)果.格里馬第第一個(gè)提出了“光的衍射”這一概念,是光的波動(dòng)學(xué)說最早的倡導(dǎo)者.波義耳提出了物體的顏色光照射在物體上產(chǎn)生的效果　1663年,英國(guó)科學(xué)家波義耳提出了物體的顏色不是物體本身的性質(zhì),而是光照射在物體上產(chǎn)生的效果.他第一次記載了肥皂泡和玻璃球中的彩色條紋.這一發(fā)現(xiàn)與格里馬第的說法有不謀而合之處,為后來的研究奠定了基礎(chǔ).
胡克提出了“光是以太的一種縱向波”
　　不久后,英國(guó)物理學(xué)家胡克重復(fù)了格里馬第的試驗(yàn),并通過對(duì)肥皂泡膜的顏色的觀察提出了“光是以太的一種縱向波”的假說.根據(jù)這一假說,胡克也認(rèn)為光的顏色是由其頻率決定的.
牛頓用微粒說闡述了光的顏色理論
　　然而1672年,偉大的牛頓在他的論文《關(guān)于光和色的新理論》中談到了他所作的光的色散實(shí)驗(yàn)：讓太陽光通過一個(gè)小孔后照在暗室里的棱鏡上,在對(duì)面的墻壁上會(huì)得到一個(gè)彩色光譜.他認(rèn)為,光的復(fù)合和分解就像不同顏色的微粒混合在一起又被分開一樣.在這篇論文里他用微粒說闡述了光的顏色理論.第一次波動(dòng)說與粒子說的爭(zhēng)論由“光的顏色”這根導(dǎo)火索引燃了.從此胡克與牛頓之間展開了漫長(zhǎng)而激烈的爭(zhēng)論.
　　1672年2月6日,以胡克為主席,由胡克和波義耳等組成的英國(guó)皇家學(xué)會(huì)評(píng)議委員會(huì)對(duì)牛頓提交的論文《關(guān)于光和色的新理論》基本上持以否定的態(tài)度.牛頓開始并沒有完全否定波動(dòng)說,也不是微粒說偏執(zhí)的支持者.但在爭(zhēng)論展開以后,牛頓在很多論文中對(duì)胡克的波動(dòng)說進(jìn)行了反駁.由于此時(shí)的牛頓和胡克都沒有形成完整的理論,因此波動(dòng)說和微粒說之間的論戰(zhàn)并沒有全面展開.但科學(xué)上的爭(zhēng)論就是這樣,一旦產(chǎn)生便要尋個(gè)水落石出.
惠更斯提出了波動(dòng)學(xué)說比較完整的理論
　　波動(dòng)說的支持者,荷蘭著名天文學(xué)家、物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家惠更斯繼承并完善了胡克的觀點(diǎn).惠更斯早年在天文學(xué)、物理學(xué)和技術(shù)科學(xué)等領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn),并系統(tǒng)的對(duì)幾何光學(xué)進(jìn)行過研究.1666年,惠更斯應(yīng)邀來到巴黎科學(xué)院以后,并開始了對(duì)物理光學(xué)的研究.在他擔(dān)任院士期間,惠更斯曾去英國(guó)旅行,并在劍橋會(huì)見了牛頓.二人彼此十分欣賞,而且交流了對(duì)光的本性的看法,但此時(shí)惠更斯的觀點(diǎn)更傾向于波動(dòng)說,因此他和牛頓之間產(chǎn)生了分歧.正是這種分歧激發(fā)了惠更斯對(duì)物理光學(xué)的強(qiáng)烈熱情.回到巴黎之后,惠更斯重復(fù)了牛頓的光學(xué)試驗(yàn).他仔細(xì)的研究了牛頓的光學(xué)試驗(yàn)和格里馬第實(shí)驗(yàn),認(rèn)為其中有很多現(xiàn)象都是微粒說所無法解釋的.因此,他提出了波動(dòng)學(xué)說比較完整的理論.
　　惠更斯認(rèn)為,光是一種機(jī)械波；光波是一種靠物質(zhì)載體來傳播的縱向波,傳播它的物質(zhì)載體是“以太”；波面上的各點(diǎn)本身就是引起媒質(zhì)振動(dòng)的波源.根據(jù)這一理論,惠更斯證明了光的反射定律和折射定律,也比較好的解釋了光的衍射、雙折射現(xiàn)象和著名的“牛頓環(huán)”實(shí)驗(yàn).如果說這些理論不易理解,惠更斯又舉出了一個(gè)生活中的例子來反駁微粒說.如果光是由粒子組成的,那么在光的傳播過程中各粒子必然互相碰撞,這樣一定會(huì)導(dǎo)致光的傳播方向的改變.而事實(shí)并非如此.
牛頓的微粒學(xué)說逐步的建立起來
　　就在惠更斯積極的宣傳波動(dòng)學(xué)說的同時(shí),牛頓的微粒學(xué)說也逐步的建立起來了.牛頓修改和完善了他的光學(xué)著作《光學(xué)》.基于各類實(shí)驗(yàn),在《光學(xué)》一書中,牛頓一方面提出了兩點(diǎn)反駁惠更斯的理由：第一,光如果是一種波,它應(yīng)該同聲波一樣可以繞過障礙物、不會(huì)產(chǎn)生影子；第二,冰洲石的雙折射現(xiàn)象說明光在不同的邊上有不同的性質(zhì),波動(dòng)說無法解釋其原因.另一方面,牛頓把他的物質(zhì)微粒觀推廣到了整個(gè)自然界,并與他的質(zhì)點(diǎn)力學(xué)體系融為一體,為微粒說找到了堅(jiān)強(qiáng)的后盾.
　　為不與胡克再次發(fā)生爭(zhēng)執(zhí),胡克去世后的第二年（1704年）《光學(xué)》才正式公開發(fā)行.但此時(shí)的惠更斯與胡克已相繼去世,波動(dòng)說一方無人應(yīng)戰(zhàn).而牛頓由于其對(duì)科學(xué)界所做出的巨大的貢獻(xiàn),成為了當(dāng)時(shí)無人能及一代科學(xué)巨匠.隨著牛頓聲望的提高,人們對(duì)他的理論頂礼膜拜,重復(fù)他的實(shí)驗(yàn),并堅(jiān)信與他相同的結(jié)論.整個(gè)十八世紀(jì),幾乎無人向微粒說挑戰(zhàn),也很少再有人對(duì)光的本性作進(jìn)一步的研究.托馬斯．楊提出了光的干涉的概念和光的干涉定律　十八世紀(jì)末,在德國(guó)自然哲學(xué)思潮的影響下,人們的思想逐漸解放.英國(guó)著名物理學(xué)家托馬斯·楊開始對(duì)牛頓的光學(xué)理論產(chǎn)生了懷疑.根據(jù)一些實(shí)驗(yàn)事實(shí),楊氏于1800年寫成了論文《關(guān)于光和聲的實(shí)驗(yàn)和問題》.在這篇論文中,楊氏把光和聲進(jìn)行類比,因?yàn)槎咴谥丿B后都有加強(qiáng)或減弱的現(xiàn)象,他認(rèn)為光是在以太流中傳播的彈性振動(dòng),并指出光是以縱波形式傳播的.他同時(shí)指出光的不同顏色和聲的不同頻率是相似的.1801年,楊氏進(jìn)行了著名的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)所使用的白屏上明暗相間的黑白條紋證明了光的干涉現(xiàn)象,從而證明了光是一種波.同年,楊氏在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的《哲學(xué)會(huì)刊》上發(fā)表論文,分別對(duì)“牛頓環(huán)”實(shí)驗(yàn)和自己的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行解釋,首次提出了光的干涉的概念和光的干涉定律.
　　1803年,楊氏寫成了論文《物理光學(xué)的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算》.他根據(jù)光的干涉定律對(duì)光的衍射現(xiàn)象作了進(jìn)一步的解釋,認(rèn)為衍射是由直射光束與反射光束干涉形成的.但由于他認(rèn)為光是一種縱波,所以在理論上遇到了很多麻煩.他的理論受到了英國(guó)政治家布魯厄姆的尖刻的批評(píng),被稱作是“不合邏輯的”、“荒謬的”、“毫無價(jià)值的”.
　　雖然楊氏的理論以及后來的辯駁都沒有得到足夠的重視、甚至遭人毀謗,但他的理論激起了牛頓學(xué)派對(duì)光學(xué)研究的興趣.
光的偏振現(xiàn)象和偏振定律的發(fā)現(xiàn)
　　1808年,拉普拉斯用微粒說分析了光的雙折射線現(xiàn)象,批駁了楊氏的波動(dòng)說.
　　1809年,馬呂斯在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了光的偏振現(xiàn)象.在進(jìn)一步研究光的簡(jiǎn)單折射中的偏振時(shí),他發(fā)現(xiàn)光在折射時(shí)是部分偏振的.因?yàn)榛莞乖岢鲞^光是一種縱波,而縱波不可能發(fā)生這樣的偏振,這一發(fā)現(xiàn)成為了反對(duì)波動(dòng)說的有利證據(jù).
　　1811年,布呂斯特在研究光的偏振現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn)了光的偏振現(xiàn)象的經(jīng)驗(yàn)定律.
　　光的偏振現(xiàn)象和偏振定律的發(fā)現(xiàn),使當(dāng)時(shí)的波動(dòng)說陷入了困境,使物理光學(xué)的研究更朝向有利于微粒說的方向發(fā)展.
　　面對(duì)這種情況,楊氏對(duì)光學(xué)再次進(jìn)行了深入的研究,1817年,他放棄了惠更斯的光是一種縱波的說法,提出了光是一種橫波的假說,比較成功的解釋了光的偏振現(xiàn)象.吸收了一些牛頓派的看法之后,他又建立了新的波動(dòng)說理論.楊氏把他的新看法寫信告訴了牛頓派的阿拉戈.
菲涅耳與阿拉戈建立了光波的橫向傳播理論
　　1817年,巴黎科學(xué)院懸賞征求關(guān)于光的干涉的最佳論文.土木工程師菲涅耳也卷入了波動(dòng)說與微粒說之間的紛爭(zhēng).在1815年菲涅耳就試圖復(fù)興惠更斯的波動(dòng)說,但他與楊氏沒有聯(lián)系,當(dāng)時(shí)還不知道楊氏關(guān)于衍射的論文,他在自己的論文中提出是各種波的互相干涉使合成波具有顯著的強(qiáng)度.事實(shí)上他的理論與楊氏的理論正好相反.后來阿拉戈告訴了他楊氏新提出的關(guān)于光是一種橫波的理論,從此菲涅耳以楊氏理論為基礎(chǔ)開始了他的研究.1819年,菲涅耳成功的完成了對(duì)由兩個(gè)平面鏡所產(chǎn)生的相干光源進(jìn)行的光的干涉實(shí)驗(yàn),繼楊氏干涉實(shí)驗(yàn)之后再次證明了光的波動(dòng)說.阿拉戈與菲涅耳共同研究一段時(shí)間之后,轉(zhuǎn)向了波動(dòng)說.1819年底,在非涅耳對(duì)光的傳播方向進(jìn)行定性實(shí)驗(yàn)之后,他與阿拉戈一道建立了光波的橫向傳播理論.
新的波動(dòng)學(xué)說牢固的建立起來
　　1882年,德國(guó)天文學(xué)家夫瑯和費(fèi)首次用光柵研究了光的衍射現(xiàn)象.在他之后,德國(guó)另一位物理學(xué)家施維爾德根據(jù)新的光波學(xué)說,對(duì)光通過光柵后的衍射現(xiàn)象進(jìn)行了成功的解釋.
　　至此,新的波動(dòng)學(xué)說牢固的建立起來了.微粒說開始轉(zhuǎn)向劣勢(shì).
　　隨著光的波動(dòng)學(xué)說的建立,人們開始為光波尋找載體,以太說又重新活躍起來.一些著名的科學(xué)家成為了以太說的代表人物.但人們?cè)趯ふ乙蕴倪^程中遇到了許多困難,于是各種假說紛紛提出,以太成為了十九世紀(jì)的眾焦點(diǎn)之一.
　　菲涅耳在研究以太時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題是,橫向波的介質(zhì)應(yīng)該是一種類固體,而以太如果是一種固體,它又怎么能不干擾天體的自由運(yùn)轉(zhuǎn)呢.不久以后泊松也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題：如果以太是一種類固體,在光的橫向振動(dòng)中必然要有縱向振動(dòng),這與新的光波學(xué)說相矛盾.
　　為了解決各種問題,1839年柯西提出了第三種以太說,認(rèn)為以太是一種消極的可壓縮性的介質(zhì).他試圖以此解決泊松提出的困難.1845年,斯托克斯以石蠟、瀝青和膠質(zhì)進(jìn)行類比,試圖說明有些物質(zhì)既硬得可以傳播橫向振動(dòng)又可以壓縮和延展——因此不會(huì)影響天體運(yùn)動(dòng).
　　1887年,英國(guó)物理學(xué)家麥克爾遜與化學(xué)家莫雷以“以太漂流”實(shí)驗(yàn)否定了以太的存在.但此后仍不乏科學(xué)家堅(jiān)持對(duì)以太的研究.甚至在法拉第的光的電磁說、麥克斯韋的光的電磁說提出以后,還有許多科學(xué)家潛心致力于對(duì)以太的研究.
　　十九世紀(jì)中后期,在光的波動(dòng)說與微粒說的論戰(zhàn)中,波動(dòng)說已經(jīng)取得了決定性勝利.但人們?cè)跒楣獠▽ふ逸d體時(shí)所遇到的困難,卻預(yù)示了波動(dòng)說所面臨的危機(jī).
愛因斯坦因光的波粒二象性獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)
　　1887年,德國(guó)科學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng),光的粒子性再一次被證明!
　　二十世紀(jì)初,普朗克和愛因斯坦提出了光的量子學(xué)說.
　　1905年3月,愛因斯坦在德國(guó)《物理年報(bào)》上發(fā)表了題為《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)推測(cè)性觀點(diǎn)》的論文他認(rèn)為對(duì)于時(shí)間的平均值,光表現(xiàn)為波動(dòng)；對(duì)于時(shí)間的瞬間值,光表現(xiàn)為粒子性.這是歷史上第一次揭示微觀客體波動(dòng)性和粒子性的統(tǒng)一,即波粒二象性.這一科學(xué)理論最終得到了學(xué)術(shù)界的廣泛接受.
　　1921年,愛因斯坦因?yàn)?quot;光的波粒二象性"這一成就而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).
　　1921年,康普頓在試驗(yàn)中證明了X射線的粒子性.1927年,杰默爾和后來的喬治·湯姆森在試驗(yàn)中證明了電子束具有波的性質(zhì).同時(shí)人們也證明了氦原子射線、氫原子和氫分子射線具有波的性質(zhì).
以光的波粒二象性告終
　　在新的事實(shí)與理論面前,光的波動(dòng)說與微粒說之爭(zhēng)以“光具有波粒二象性”而落下了帷幕.
　　即：光既是一種波也是一種粒子!
　　光的波動(dòng)說與微粒說之爭(zhēng)從十七世紀(jì)初笛卡兒提出的兩點(diǎn)假說開始,至二十世紀(jì)初以光的波粒二象性告終,前后共經(jīng)歷了三百多年的時(shí)間.牛頓、惠更斯、托馬斯．楊、菲涅耳等多位著名的科學(xué)家成為這一論戰(zhàn)雙方的主辯手.正是他們的努力揭開了遮蓋在“光的本質(zhì)”外面那層撲朔迷離的面紗.

匿名用戶 | 2017-05-19 12:06