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量子物理史话1/29/2023本讲稿第一页，共二十四页光在本质上到底是一种什么东西？17世纪中期，有2种可能的假设：微粒说和波动说。波需要在介质中传递，但光能再真空中前进。为什么？以太！1/29/2023本讲稿第二页，共二十四页Round One1672年，牛顿做了光的色散实验，证明白色光是由七彩光混合而成的，并发表论文说明光的复合和分开分别是不同颜色威力的混合和分开。1/29/2023本讲稿第三页，共二十四页惠更斯认为光是一种在以太中传播的纵波，并引入“波前”的概念，成功证明和推导了光的反射和折射定律。他于1690年出版了光论，标志着波动说在这一阶段达到了一个兴盛的顶点。1/29/2023本讲稿第四页，共二十四页1709年，牛顿出版光学，详尽阐述了光的色彩叠合与分散，从粒子角度解释了薄膜透光、牛顿环及衍射实验中得种种现象，并引入振动、周期，再结合他的力学体系，解决了许多波动说遇到的难题。Winner is 波动大军。1/29/2023本讲稿第五页，共二十四页Round 2托马斯.扬于1801年和1803年分别发表论文报告阐述如何用光波的干涉来解释牛顿环和衍射现象。而导致“第二次波粒战争”爆发的则是他于1807年出版的自然哲学讲义里面描述的双缝干涉实验。1/29/2023本讲稿第六页，共二十四页1819年，泊松质疑菲涅尔论述光是一种波的论文，由菲涅尔的同事阿拉果实验证实了“泊松亮斑”的存在。1821年，菲涅尔用横波理论成功解释了偏振现象。这些，让微粒节节败退。1/29/2023本讲稿第七页，共二十四页微粒说真正迎来滑铁卢的是1850年，傅科准确测出光在真空中及在水中的速度，发现后者是前者的3/4。波动大军革命成功！更值得庆幸的是，1861年麦克斯韦理论预言光是电磁波的一种并于1887年被赫兹的电磁波实验证实。光的波动说，板上钉钉！1/29/2023本讲稿第八页，共二十四页乌云1900年4月27日，开尔文发表演讲，谈及物理学上空的2朵乌云。第一朵便是迈克尔逊莫雷实验。他俩于1881年实验证明不存在以太。最终导致了相对论革命的爆发。第二朵是黑体辐射研究中得困境。最终导致了量子论革命的爆发。1/29/2023本讲稿第九页，共二十四页1894年，维恩提出辐射能量分布定律公式。但实验证明只适用于短波。后来，瑞利和金斯得到了另一个辐射能量分布公式，但，只适用于长波。1900年，普朗克黑体辐射公式问世，从而拉开了一个神话时代的帷幕.1/29/2023本讲稿第十页，共二十四页要使得方程成立，就必须做一个假定，假设能量能量在发射和吸收的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。为了找出N个振子具有总能量Un的可能性，我们必须假定Un是不可连续分割的，它只能是一些相同部件的有限总和.这个基本单位，就是能量子，后被称为量子。E=hv。1/29/2023本讲稿第十一页，共二十四页光电效应实验表明：对于某种特定金属来说，光是否能够从它的表面打击出电子，这只和光的频率有关；能否打击出电子，和光的强度无关。而且，电子的跃出是瞬时的。麦氏理论？爱因斯坦：1/2mV光以量子的形式吸收能量，没有连续性，不能积累。一个光量子激发出一个对应的电子。1/29/2023本讲稿第十二页，共二十四页光量子光子光 是 一 种 波 动 第三次波粒战争！如果没有了你，我独自站在这里，又是为了什么？1/29/2023本讲稿第十三页，共二十四页Round 叁.1923年，康普顿效应1/29/2023本讲稿第十四页，共二十四页1/29/2023本讲稿第十五页，共二十四页1/29/2023本讲稿第十六页，共二十四页1/29/2023本讲稿第十七页，共二十四页1/29/2023本讲稿第十八页，共二十四页1/29/2023本讲稿第十九页，共二十四页1/29/2023本讲稿第二十页，共二十四页1/29/2023本讲稿第二十一页，共二十四页1/29/2023本讲稿第二十二页，共二十四页1/29/2023本讲稿第二十三页，共二十四页1/29/2023本讲稿第二十四页，共二十四页