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杨氏双缝干涉实验证明光是波,那些高中物理没告诉你的

凉上菌子  · 简书  ·  · 2019-08-02 10:33

历史上各位科学大牛对光是粒子还是波一直争论不休,爱因斯坦的光电效应证明了光的粒子性,但是光并不是单纯的只具有粒子性,光还具有波动性,光的波粒二象性才是它如此令人着迷的原因。那光的波动性在历史上是如何被证明的呢?

声波和光波具有一些相同的性质的,比如都具有波峰和波谷,并且具有周期性,它自己不断地重复自己。有了这个铺垫我们接下来就开始说证明光的波动性的实验——著名的杨氏双缝干涉实验。这个实验由英国物理学家托马斯杨发明。

这个实验是这样的,首先保证环境足够暗,然后准备一盏灯,在灯光前面挡一块板子,板子上开两条细缝。如果光是粒子的话,根据初中物理学习到的光沿直线传播的知识,光透过两条细缝打到对面的墙上应该是两条明亮的竖线。可但是,结果却是明暗相间的条纹。为什么呢?这正是因为光是波,两条细缝射出来的光是扩散的,而不是直线的。而当他们打到墙上的某一点时,当他们刚好是两束光的波峰或者波谷同时到达的话,那他们就是强强联手,光强就会增强,就是亮条纹;如果是一束光的波峰撞上另一束光的波谷,那就是正负相抵,就会显示为暗条纹。如此在墙上就形成了明暗相间的条纹,这种现象证明了光是一种波。

但是有一点要注意,杨氏双缝干涉实验只证明了光具有波动性,并没有证明光没有粒子性,恰恰与光电效应互补,光电效应只证明了光的粒子性,没有证明光没有波动性。两个实验相互独立,不能叠加证明,所以我们暂时无法判断光到底是什么,只能说它既具有粒子性,又具有波动性。

好了,今天的介绍就到这里了,感谢大家耐心的阅读,那么光到底是粒子还是波呢,还是既是粒子又是波呢?关注小编,下集讲量子力学的基础,光的波粒二象性。




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