波动说和粒子说之争课件.ppt

1、Company Logo 波动性和粒子性之争波动性和粒子性之争?光学早期发展简史?光的本性 学科教学（物理）Company Logo 光学早期发展简史 “景，光之人，照若射；下者之人也高，高者之人也下。足蔽下光，故成景于上，首蔽上光，故成景于下。”公元前5世纪，中国春秋战国时期哲学家 墨子：?最早发现和研究“小孔成像”?精辟地分析了光的直线传播特性。墨经的八条光学资料 世界光学史上最早的光学记录 墨家完备的光学体系 Company Logo 光学早期发展简史光学早期发展简史 公元前4世纪，古希腊数学家欧几里德在他的光学著作里总结了到他那时为止已有的关于光现象的知识和猜测。光的直线传播定律和光的

2、反射定律：?在眼睛和被观察物体之间行进的光线是直线；?当光从一个平面反射时,入射角和反射角相等。欧几里得(公元前330年前275年）Company Logo 光学早期发展简史 下页 上页 托勒密 （公元90168）公元2世纪，古希腊天文学家、地理学家和光学家托勒密最早做了光的折射实验，在他的重要著作光学中：?提出和说明了各种基本原理，依靠经验发现了折射规律，?绘出了光线以各种入射角从光疏媒介进入水的折射表?但没有得出精确的折射定律。Company Logo 光学早期发展简史光学早期发展简史 公元13世纪，英国唯物主义思想家、伟大的科学家 罗吉尔培根对光学的贡献：?研究了凸透镜的放大效果以及光的

3、反射和折射规律。?证实了虹是太阳光照射空气中的水珠而形成的自然现象。培根（12141292）Company Logo 公元15-16世纪，意大利科学家达芬奇在光学方面的贡献：?描述了光是如何通过不同表面反射的?眼睛是如何感觉反射并判断距离的，?人类的眼睛是如何接受透视的，?光投射在物体上是如何产生阴影的。公元17世纪，德国天文学家数学家开普勒对光折射现象的研究：?对于两种给定的媒质，小于30度的入射角同相应的折射角成近似固定的比，对于玻璃或水晶，这个比约为3:2?这个比对于大的入射角不成立。?开普勒试图通过实验发现精确的折射定律，却没有得到其中有规律性的联系。?其研究为后来斯涅耳得出折射定律起

4、到了启示作用。光学早期发展简史光学早期发展简史 Company Logo 光学早期发展简史 1621年，荷兰数学家斯涅耳在实验中注意到了水中的物体看起来象漂浮的现象，由此引出了他对折射现象的研究，并发现了光的折射定律“斯涅耳定律”，但当时未做任何理论推导，虽然正确却未正式公布。斯涅耳（15911626）Company Logo 光学早期发展简史光学早期发展简史 1637年，法国数学家、物理学家、哲学家笛卡儿在他的屈光学书中提出了著名的折射定律。他从一些假设出发，并从理论上进行了推导，即光的入射角与折射角的正弦之比为常数，由此而奠定了几何光学的基础。笛卡尔(15961650)1679年，费马得到

5、了光在介质中传播所走路径的光程极值的原理，即著名的费马定理。Company Logo “光光”是什么物质？是什么物质？自公元前5世纪到公元十七世纪，经过了两千多年的漫长时期，人们 对光的几何性质有了比较清楚的认识，获得了光的直线传播、反射定律和折射定律等基本定律。进一步，人们开始思考“光是什么”的问题。关于“光的本性”的探索：微粒说和波动说的斗争与发展 Company Logo 光的本性 波动说的产生 最早的光波动说:1655年，格里马第在实验中让一束光穿过两个小孔后照到暗室里的屏幕上，他发现在投影的边缘有一种明暗条纹的图像，格里马第马上联想起了水波的衍射，于是提出：“光可能是一种类似水波的波

6、动”格里马第认为，物体颜色的不同，是因为照射在物体上的光波频率的不同引起的。格里马第（1618-1663）Company Logo 格里马第的实验引起了英国物理学家胡克的兴趣，胡克重复了格里马第的工作，并仔细观察了光在肥皂泡里映射出的色彩以及光通过薄云母片而产生的光辉。胡克判断，光必定是某种快速的脉冲，提出了“光是以太的一种纵向波”的假说，同时他也认为光的颜色是由其频率决定的。胡克（1635-1703）胡克对“光波动说”的贡献 光的本性光的本性 波动说的产生波动说的产生 Company Logo 笛卡儿最早提出光的微粒模型，后来牛顿成为微粒说的代表人物。他们认为光是一种微粒流，微粒从光源飞出来

7、，在均匀介质内遵循力学定律做等速直线运动。微粒说能够解释光的直线传播、光的反射和折射定律。笛卡儿（15961650）光的本性 微粒说的出现 Company Logo 惠更斯是微粒说的反对者，他发展了光的波动说，认为“光同声一样，是以球形波面传播的”，并且认为光振动是在一种特殊介质“以太”中传播的“弹性脉动”，“以太”充满整个宇宙空间。惠更斯（16291695）波动说成功地解释了光的反射和折射现象，还解释了晶体的双折射现象。光的本性 波动说的发展 Company Logo 牛顿的“微粒说”与惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论，并由此而产生激烈的争议和探讨，科学家们就光是波动还是微粒这一问题展开了一场旷日持久的拉锯战。整个 18世纪，微粒说 与波动说之间的争论一直持续，因牛顿在学术界的权威和盛名，“微粒说”一直占据着主导地位。波动说基本上处于停滞状态，微粒说占据统治地位。光的本性 波动说与微粒说的对立 Company Logo 托马斯-杨（17731829）1801年，英国物理学家 托马斯-杨进行了著名的杨氏双缝干涉实验。实验所使用的白屏上明暗相间的黑白条纹证明了光的干涉现象，证明了光是一种波。杨氏进而提出了“光的干涉”概念和光的“干涉定律”。1803年，托马斯杨根据光的干涉定律对 光的衍射现象作出了解释。光的本性 波动说的发展