關於光的物理本質

光學是物理學的重要組成部分，為更好的學習有光學的相關知識，我認為首先最重要的，我們應該搞清楚光的物理本質，這對我們高中生來說，也是學習光學最基本的要求。因此，我們首先要瞭解關於光的物理本質的各種學說，並瞭解光的物理本質究竟是什麼。

1 關於光的物理本質的學說

1.1 牛頓的微粒說

從高中物理的學習中，我們知道微粒說最重要的支持者是牛頓，他認為光是一種粒子流，是發光物體所發出的，並按照力學的規律做等速運動。由於光存在折射、反射等現象，且能夠進行直線傳播，

而微粒說能夠對光傳播中的這些現象進行解釋。並且，微粒說認為光的傳播速度會受到傳播介質的影響，其在水中的傳播速度比在空氣中的傳播速度更大。在牛頓的微粒說中，還對光的顏色理論進行了闡述。牛頓通過光的色散實驗，在實驗中設置一個小孔，並讓太陽光通過此小孔，而在暗室中放置有棱鏡，當通過小孔的光束照在棱鏡上時，在其對面的牆壁上就會出現彩色的光譜。於是，牛頓認為可將光的複合和分解現象，近似的看做是顏色不同的微粒被先被混合在一起，然後又被分開。

1.2 惠更斯的波動說

在對光的物理本質進行解析時，我們知道存在與微粒說不同的另一種學說，那就是惠更斯的波動說。

惠更斯認為光是一種機械波，其傳播需要依靠一定的介質，而這種介質具有彈性，也就是光是依靠“乙太”來傳播的。對於光的折射和反射規律，波動說同樣能對其進行解釋。並且，波動說還能解釋光傳播中的雙折射現象。與牛頓的微粒說不同的是，惠更斯認為光在水和空氣中傳播時，前者是速度比後者小。由於牛頓在物理界具有很高的威望，且對於光的直線傳播，微粒說更能對其進行直觀的闡釋，所以很少人能夠接收波動說。

2 關於光的物理本質

2.1 關於光的電磁理論

電磁理論是由英國著名的物理學家麥克斯韋提出的，在此理論中，麥克斯韋認為有電磁波的存在，而光就是電磁波的一種形式。在此之後，赫茲以實際的實驗告訴人們，

麥克斯韋的預言是正確的。因此，我認為人們對光的認識就是從這個時候改變的，光是一種電磁波的理論被普遍接受，而光是一種機械波這種說法則不再成立。在赫茲以後，科學家們用不同的理論對“光是一種電磁波”進行了驗證。於是，波動光學便形成，且其理論基礎就是電磁理論。

2.2 粒子性

粒子性即光的量子理論，在波動光學的研究取得一定成果時，其進一步發展卻遇到了瓶頸，對於黑體輻射、光電效應等，光的波動理論無法給予合理的解釋。並且，根據光的波動理論，存在於真空中的光速應該是恒定不變的。但是，如果從經典力學的角度對光速進行探討，則會發現光速在不同的慣性系中是不同的。

我認為這就是經典力學與電磁理論相矛盾之處。愛因斯坦假設存在一個人，其運動速度能夠達到光的速度，且其能夠與光一起前行，因此，從這個人的角度來看，光就應該是靜止的。根據電磁理論，如果電磁波處於振動狀態，那麼其就不可能被觀測到，且波永遠是處於運動狀態的。換言之，在宇宙中根本不存在參照系，能夠說明光是靜止的。因此，愛因斯坦認為，無論在哪種參照系中，光的速度都是一樣的。就在這時，愛因斯坦提出了狹義相對論，通過光的量子論對光電現象進行了解釋，指出在微觀世界中存在波粒二重性，並利用分子動理論對布朗運動進行了詳細的闡釋2.3 光子的波粒二重性

光子具有波粒二重性。

根據《宇宙的起源於演化》，由於光子的組成包括A粒子，中子的微子，兩者共同構成纏繞體粒子，而兩個中子微子所構成的纏繞體粒子則是一個A粒子。在此著作中，首先對光子的漂移速度進行了假定，即假定此速度為0。如果其速度不為0，則可判斷出光子是波的一種形式，是由三個中子微子在波動狀態下進行組合才形成的。當此速度為0時，光子則是三個中子微子波動的駐波。然後，從整體性的角度來看待這三個中子微子，其就是品質為三個中子微子品質和的粒子。由此可見，光子具有波粒二重性。

綜上所述，關於光的物理本質，有以牛頓為代表的微粒說，也有以惠更斯為代表的波動說，而人們對前者的認可度更高。隨著光的學說的不斷發展，關於光的電磁理論、粒子性等理論開始湧現出來。所以，普遍認為愛因斯坦的狹義相對論，才能夠對光電效應等進行解釋。

參考文獻：

[1]石優兵.關注物理本質提高教學效率——一節常態課引起的“漣漪”[J].中學物理（初中版）,2012,30(8):41-42

[2]姚芳,王姍姍,張婷玉等.透視'光的干涉'本質一節新授課[J].中學物理（高中版）,2016,34(2):20-21

[3]成金德.弄清本質掌握規律提高效果——探析光的干涉和衍射專題複習[J].理科考試研究（高中版）,2016,23(12):47-50

關於光的電磁理論、粒子性等理論開始湧現出來。所以，普遍認為愛因斯坦的狹義相對論，才能夠對光電效應等進行解釋。

參考文獻：

[1]石優兵.關注物理本質提高教學效率——一節常態課引起的“漣漪”[J].中學物理（初中版）,2012,30(8):41-42

[2]姚芳,王姍姍,張婷玉等.透視'光的干涉'本質一節新授課[J].中學物理（高中版）,2016,34(2):20-21

[3]成金德.弄清本質掌握規律提高效果——探析光的干涉和衍射專題複習[J].理科考試研究（高中版）,2016,23(12):47-50