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关于光的本性的争论关于光的本性的探索可追溯到古希腊时代，毕达哥拉斯学派和原子论派认为光是物体所发出的粒子，亚里士多德则认为光是透明介质中的运动和变化，这些都可认为是微粒说和波动说的萌芽。
近代微粒说由笛卡儿首先提出的，他认为光由大量的微小弹性粒子所组成，并用此假说解释了光的反射和折射。
意大利物理学家格里马第（Francesco Maria Grirnaldi，1618～1663）首先从实验上观察到光的衍射现象，这是光的波动学说的佐证。
牛顿的分光实验以及牛顿环的发现使他意识到，光本质上是运动的微粒，他不能正确地解释由他自己做出的伟大发现。
与牛顿同时代的胡克和惠更斯主张光是一种波动，由此展开了近两个世纪的光的本性之争。
1、牛顿倡导的光的微粒说在自然界里，光是人们日常生活中最熟悉的一种现象，光能使世界上一切物体呈现出它们的形状和颜色我们赖以生存的氧气和食物的产生，也是以植物的光合作用为基础的。
总之，人类的生活离不开光。
多少世纪以来，科学家们为探索光的本性作了大量的实验，提出了许多理论，但是至今还没有能得出最终的、根本性的回答。
究竟光是什么？即关于光的本性这个问题的认识，在不同的历史发展阶段，是不断变化着的，甚至在同一历史时期，也存在两种截然相反的观点。
十七世纪，为了解释这些基本规律，形成了两大学派：一派是以牛顿为代表的“微粒说”，另一派是由胡克、惠更斯为代表所倡议的“波动说”。
1664―1668年，牛顿独立地对色和色散进行了实验研究，1669―1671年间，在剑桥大学授课时阐述了他的研究结果：他让太阳光通过一块三角棱镜，经棱镜射出的光束是一条按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺序排列的彩色光带。
这种光带就称为“光谱”。
白光就是由这几种光混合而成的。
为了解释这些光学现象，牛顿提出了光的微粒说；他认为：光是由弹性微粒流组成，由光源发出，以高速作直线运动。
牛顿以此为论据，阐明了光沿直线传播的性质及反射定律，也解释了光的折射现象。
![江苏省新教材高二物理----光的本性[原创][原创] .ppt](https://img.taocdn.com/s1/m/5429555c77232f60ddcca14b.png)
从光的干涉现象谈光的本性
光的干涉现象是指光线在相遇点处产生干涉现象，光线的波动
性质引起光线的干涉。
这一现象可以用双缝干涉或干涉条纹来解释。
根据光的干涉实验，光的本性可以简单地描述为波动性质。
干
涉是指两个光波相遇并产生交替波峰和波谷的现象。
这种交替的波
峰和波谷产生了光的干涉条纹。
另外，光的波长和频率是物理参数，而光速则是物理定量所不
可避免的衡量对象。
光的波长和频率决定光的颜色，而光速决定光
的速度和传播距离。
因此，光的本性可以分为光电效应和光的波动
性质。
光的波动性质是最初被认可的光的性质，它主要包括光的反射、折射、干涉、衍射等现象。
在这些现象中，光的波动性质可以直接
被观察到和计量。
光的波动性质可以通过干涉实验来证明。
当两束光波相遇时，
光的振幅加起来，交替增强和衰减，形成一系列交替的明暗条纹。
这些条纹可以直接观测到，从而进一步证明光的波动性质。
光的互相作用是能量和动量的传递，可以用于解释光正在和其
它现象的相互作用，例如譬如照相和激光等。
总之，光的干涉现象为光的波动性质提供了明显的证据。
这一
现象为光的本性提供了有力的证据，光是一种具有波动性质的电磁
辐射，它的众多特性可以直接观察和计量。
1。
高中物理公式总结：光的本性光的本性（光既有粒子性,又有波动性,称为光的波粒二象性）1.两种学说:微粒说(牛顿)、波动说(惠更斯)〔见第三册P23〕2．双缝干涉:中间为亮条纹；亮条纹位置: ＝nλ；暗条纹位置: ＝(2n+1)λ/2（n＝0, 1,2,3,、、、）；条纹间距｛ :路程差(光程差)；λ:光的波长；λ/2:光的半波长；d两条狭缝间的距离；l：挡板与屏间的距离｝3.光的颜色由光的频率决定,光的频率由光源决定,与介质无关,光的传播速度与介质有关，光的颜色按频率从低到高的排列顺序是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫(助记：紫光的频率大，波长小)4.薄膜干涉:增透膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4,即增透膜厚度d＝λ/4〔见第三册P25〕5.光的衍射：光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光的衍射现象不明显可认为沿直线传播，反之，就不能认为光沿直线传播〔见第三册P27〕6.光的偏振：光的偏振现象说明光是横波〔见第三册P32〕7.光的电磁说：光的本质是一种电磁波。
电磁波谱(按波长从大到小排列):无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线。
红外线、紫外、线伦琴射线的发现和特性、产生机理、实际应用〔见第三册P29〕8.光子说,一个光子的能量E＝hν｛h:普朗克常量＝6.63×10-34J.s，ν:光的频率｝9.爱因斯坦光电效应方程：mVm2/2＝hν－W ｛mVm2/2:光电子初动能，hν:光子能量，W:金属的逸出功｝注:(1)要会区分光的干涉和衍射产生原理、条件、图样及应用,如双缝干涉、薄膜干涉、单缝衍射、圆孔衍射、圆屏衍射等；(2)其它相关内容:光的本性学说发展史/泊松亮斑/发射光谱/吸收光谱/光谱分析/原子特征谱线〔见第三册P50〕/光电效应的规律光子说〔见第三册P41〕/光电管及其应用/光的波粒二象性〔见第三册P45〕/激光〔见第三册P35〕/物质波〔见第三册P51〕。
人类对光本性的认识摘要：光给我们带来了五彩世界的美丽，“光的本性是什么？”一直以来人们对此曾有过各种猜测和争论。
从人们最初认为的光是一种“很小的微粒”，到光是一种电磁波，最后到人们对光的认识既具有粒子性又具有波动性，经历了几个世纪的争论。
本文将重温历史上那些物理学家的经典实验，结合理论公式推导，带你走进“光的世界”！关键词：光的粒子性、光的波动性、波粒二象性1、前言：光到底是什么？17世纪，牛顿认为光是一股微粒流，沿直线传播，由此形成了几何光学，他以光的折射、反射定律为基础，研究光的直线传播和成像的规律。
由于当时的实验条件和牛顿的威信，人们普遍接承认“光的微粒学说”。
可是到了19世纪初人们观测到了许多光的干涉、衍射、和偏振现象，这些事实不禁让人们对光产生了新的认识……2、第一部分：光的波动性1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地实现了光的干涉实验，首次有力地证明了光是一种波动。
下面介绍一下这个有名的杨氏双缝干涉实验。
实验装置如图所示：为什么我们会观察到屏上的干涉条纹？下面我对屏上的条纹位置作定量分析：S为线光源，其后是一个遮光屏，其上有两条与S平行的狭缝S1、S2，且与S等距离，因此S1、S2是相干光源，且相位相同；S1、S2之间的距离是d ，到屏的距离是D。
P为屏上任意一点，P到S1、S2的距离分别为r1、r2，在屏上取坐标轴O x，向上为正，坐标原点位于关于双缝的对称中心。
P到屏中心O点的距离为x，在D>>d、x，则从S1和S2发出的相干光到达P点的光程差为δ=r2+r1由图可见r12 =D2+(x−d2)2 ,r22 =D2+(x+d2)2两式相减，得r22−r12=2dx由于D>>d、x，所以r2+r1≈2D,由此得δ=dxD故当光程差为半波长的偶数倍时，相位差就是π的偶数倍，两束光相干加强，P点为明纹；而当光程差为半波长的奇数倍时，相位差就为π的奇数倍，两束光相干减弱，P点为暗纹。
对光本性的认识-最新年文档对光本性的认识0 引言光学是物理学中较古老的一门基础学科，又是当前物理学领域最活跃的前沿之一然而光学也是经过一场场磨难和斗争才发展起来的，其历史被当作自然科学发展史的典范，对光本性认识的争论是光学发展主要动力之一光的本性是什么对这个问题人们自古就有不同的认识，形成了一场关于光的本性的激烈的争论，即微粒说和波动说之争。
1 光本性的两种学说之争关于光本性的两种学说―微粒说合波动说。
其中微粒说的代表人物是牛顿，而波动说则以胡克和惠更斯为代表，牛顿在向皇家学会提交的一封信中，首次提出了自己对光的物质见解，指出“光线可能是球形的物体” 即光的微粒说，牛顿认为：光是发光体所射出的一群微小粒子，它们一个接着一个地迅速发射出来，以直线进行，人们感觉不到相继两个之间的时间间隔。
并用这种观点解释了光的直线传播，光的反射和折射。
牛顿的论点遭到胡克等人反对并引起争论。
胡克主张光是一种振动，而且是短促的。
他举出金刚石受摩擦或打击时在暗中会发光来说明他的论点，同时认为在均匀媒质中，振动在各个方向以相等的速度因此发光体的每次振动都将形成一个球面，球面在不断扩大，就像石块落水激起的环波越来越大一样。
这就是较早提出的光的波动性的概念。
惠更斯则在其基础上没有能继续研究下去，即没有从理论上弄清楚振荡电流作为振源，是怎样把电磁振荡传播出去的这样。
惠更斯提出类似于空气中的声波，以太波也是纵波。
注意：这里惠更斯作了错误的类比，实际上光波是横波。
正由于被认为是纵波，所以对“偏振”现象就无法解释了，加上“以太”是否存在还是一个疑问，而且初期的波动说还缺乏数学基础，所以难以与微粒所抗衡。
开尔文又错过了发现电磁波的契机开尔文曾两次走到电磁理论的大门，但都因其少年早慧带来的弱点徘徊而去，错失发现电磁理论的良机，使其与电磁理论的发现者这一称号无缘。
不过，这并不影响开尔文在电磁理论发展中起的作用。
这种作用就是，开尔文在这一领域作了开拓性的研究，为后来麦克斯韦、赫兹在这方面的工作奠定了基础。
一、光的波动性
1.光的干涉：两列光波在空中相遇时发生叠加,在某些区域总加强,某些区域减弱,相
间的条纹或者彩色条纹的现象.
(1) 光的干涉的条件：是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。
（相干波源的频率必须相同）。
(2) 形成相干波源的方法有两种：
①利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。
②设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等）。
(3) 杨氏双缝实验：
亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ= n λ（n=0，1，2，……）
暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ=)12(2
-n λ（n=0，1，2，……） 相邻亮纹（暗纹）间的距离λλ∝=∆d
l x 。
用此公式可以测定单色光的波长。
用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。
(4) 薄膜干涉：
应用：
① 使被检测平面和标准样板间形成空气薄层,用单色光照射,入射光在空气薄层上下表面反射出两列光波,在空间叠加。
干涉条纹均匀：表面光滑；不均
匀：被检测平面不光滑。
② 增透膜：镜片表面涂上的透明薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的
4
1，在薄膜的两个表面上反射的光，其光程差恰好等于半个波长，相互抵消，达
到减少反射光增大透射光强度的作用。
③ 其他现象：阳光下肥皂泡所呈现的颜色。
例1. 用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx 。
下列说法中正确的有
A.如果增大单缝到双缝间的距离，Δx 将增大
B.如果增大双缝之间的距离，Δx 将增大
C.如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx 将增大
D.如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx 将增大 解：公式λd
l x =∆中l 表示双缝到屏的距离，d 表示双缝之间的距离。
因此Δx 与单缝到双缝间的距离无关，于缝本身的宽度也无关。
本题选C 。
例2. 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。
有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。
他选用的薄膜材料的折射率为n =1.5，所要消除的紫外线的频率为8.1×1014Hz ，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？
解：为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强，因此光程差应该是波长的整数倍，因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2。
紫外线在真空中的波长是λ=c/ν=3.7×10-7m ，在膜中的波长是λ/=λ/n =2.47×10-7m ，因此膜的厚度至少是1.2×10-7m 。
2.光的衍射：
注意关于衍射的表述一定要准确。
（区分能否发生衍射和能否发生明显衍射） ⑴各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。
⑵发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。
(3)衍射现象：明暗相间的条纹或彩色条纹。
（与干涉条纹相比，中央亮条纹宽两边窄，是不均匀的。
若为白光，存在一条白色中央亮条纹）
例3. 平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，下列说法中正确的有
A.在衍射图样的中心都是亮斑
B.泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽
C.小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑
D.小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的，泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的
解：从课本上的图片可以看出：A、B选项是正确的，C、D选项是错误的。
3.光谱:
光谱分析可用原子光谱，也可用吸收光谱。
太阳光谱是吸收光谱，由太阳光谱的暗线可查知太阳大气的组成元素。
4.光的电磁说:
⑴麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波——这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。
⑵电磁波谱。
波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。
各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。
⑶红外线、紫外线、X射线的主要性质及其应用举例。
长为0.566m 。
为了不让发射场附近的小山挡住信号，需要在小山顶上建了一个转发站，用来转发_____信号，这是因为该信号的波长太______，不易发生明显衍射。
解：电磁波的波长越长越容易发生明显衍射，波长越短衍射越不明显，表现出直线传播性。
这时就需要在山顶建转发站。
因此本题的转发站一定是转发电视信号的，因为其波长太短。
例5. 右图是伦琴射线管的结构示意图。
电源E 给灯
丝K 加热，从而发射出热电子，热电子在K 、A 间的强电场作用下高速向对阴极A 飞去。
电子流打到A 极表面，激发出高频电磁波，这就是X 射线。
下列说法中正确的有
A.P 、Q 间应接高压直流电，且Q 接正极
B.P 、Q 间应接高压交流电
C.K 、A 间是高速电子流即阴极射线，从A 发出的是X 射线即一种高频电磁波
D.从A 发出的X 射线的频率和P 、Q 间的交流电的频率相同
解：K 、A 间的电场方向应该始终是向左的，所以P 、Q 间应接高压直流电，且Q 接正极。
从
A
发出的是X 射线，其频率由光子能量大小决定。
若P 、Q 间电压为U ，则X 射线的频率最高可达Ue /h 。
本题选AC 。
二、光的粒子性
1.光电效应
⑴在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。
（右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌
版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。
）
(2)爱因斯坦的光子说。
光是不连续的，是一份一份
的，每一份叫做一个光子，光子的能量E 跟光的
频率ν成正比：E=h ν
(3)光电效应的规律:
① 各种金属都存在极限频率ν0，只有ν≥ν0才能发生光电效应；
② 瞬时性（光电子的产生不超过10-9s ）。
③光子的最大初动能与入射光的强度无关,只随着入射光的的频率的增大而增大;
④当入射光的频率大于极限频率时,光电流的强度与入射光的强度成正比. ⑷爱因斯坦光电效应方程：E k = h ν - W （E k 是光电子的最大初动能；W 是逸出功，）
会具有同样的初动能E K
B.式中的W 表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功
C.逸出功W 和极限频率ν0之间应满足关系式W = h ν0
D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比
解：爱因斯坦光电效应方程E K = h ν-W 中的W 表示从金属表面直接中逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值。
对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的。
其它光电子的初动能都小于这个值。
若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W = h ν0。
由E K = h ν-W 可知E K 和ν之间是一次函数关系，但不是成正比关系。
本题应选C 。
三、光的波粒二象性
1.光的波粒二象性
干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。
2.正确理解波粒二象性
波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。
波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。
⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。
⑵ν高的光子容易表现出粒子性；ν低的光子容易表现出波动性。
⑶光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子
性。
⑷由光子的能量E=h ν，光子的动量λ
h p =表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。
