对光的认识.ppt

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1、光的认识历程光的认识历程 光是地球生命的来源之一。光是人类认光是地球生命的来源之一。光是人类认识外部世界的工具。光是信息的理想载体或识外部世界的工具。光是信息的理想载体或传播媒质。传播媒质。 据统计，人类感官收到外部世界的总信据统计，人类感官收到外部世界的总信息中，至少息中，至少90以上通过眼睛以上通过眼睛 人们对光的本性的认识经历了漫长的岁人们对光的本性的认识经历了漫长的岁月。月。 17世纪世纪18世纪世纪o光的微粒学说光的微粒学说(1666年年) 牛牛 顿顿 17世纪曾为牛顿等所提倡。世纪曾为牛顿等所提倡。 这种学说认为这种学说认为光由光源发出的微粒、它从光源沿直线行进光由光源发出的微粒、

2、它从光源沿直线行进至被照物，因此可以想像为一束由发光体射至被照物，因此可以想像为一束由发光体射向被照物的高速微粒。这学说很直观地解释向被照物的高速微粒。这学说很直观地解释了光的直线传播及反射折射等现象，曾被普了光的直线传播及反射折射等现象，曾被普遍接受遍接受 。o光的波动学说光的波动学说(1678年年) 第一位提出光的波动说的是与牛顿同时代第一位提出光的波动说的是与牛顿同时代的的荷兰人惠更斯荷兰人惠更斯。 他认为光是一种波，由发光体发起，和声他认为光是一种波，由发光体发起，和声音一样依靠媒质来传播。音一样依靠媒质来传播。 这种学说也解释了光的反射和折射现象，这种学说也解释了光的反射和折射现象，

3、但这种学说直到但这种学说直到19世纪初当光的干涉和衍世纪初当光的干涉和衍射现象被发现后才得到广泛承认。射现象被发现后才得到广泛承认。 克里斯蒂安克里斯蒂安惠更斯惠更斯19世纪中世纪中o麦克斯韦在麦克斯韦在1873年提出光的年提出光的 詹姆斯詹姆斯克拉克克拉克麦克斯韦麦克斯韦 电磁理论电磁理论 电磁辐射不仅与光相同，并且其反射、折电磁辐射不仅与光相同，并且其反射、折射以及偏振之性质也相同，由麦克斯韦的理射以及偏振之性质也相同，由麦克斯韦的理论研究表明，论研究表明，空间电磁场是以光速传播空间电磁场是以光速传播。这。这一结论已被赫兹的实验证实。一结论已被赫兹的实验证实。 他认为他认为光是一种电磁现象

4、，即光是电磁波光是一种电磁现象，即光是电磁波 机械波与电磁波机械波与电磁波o机械波由机械振动产生，电磁波由电磁振荡产生；机械波由机械振动产生，电磁波由电磁振荡产生；o机械波传播需特定的介质，真空中不能传播，电磁波可机械波传播需特定的介质，真空中不能传播，电磁波可在真空中传播；在真空中传播；o机械波可以是机械波可以是横波或引纵波横波或引纵波，电磁波只能是，电磁波只能是横波横波横波横波振动方向与波传播方向垂直。振动方向与波传播方向垂直。纵波纵波振动方向与波传播方向相同。振动方向与波传播方向相同。19世纪末世纪末20世纪初世纪初o德国物理学家普朗克提出了量子假说德国物理学家普朗克提出了量子假说 马克

5、斯马克斯普朗克普朗克 光子的能量为普朗克常量和电磁辐射频率的光子的能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积，乘积，E=hv 他开创了他开创了量子物理学量子物理学先河，先河， 并于并于1918年获得诺贝尔奖年获得诺贝尔奖 光子光子 爱因斯坦爱因斯坦o爱因斯坦提出了光电效应爱因斯坦提出了光电效应 光电效应光电效应光照射到金属表面上，可使电子光照射到金属表面上，可使电子溢出。溢出。 他也因此获得诺贝尔奖（他也因此获得诺贝尔奖（1921年）年）光的本质光的本质p光是一种物质形态，具有波粒二象性；波动性和光是一种物质形态，具有波粒二象性；波动性和粒子性是光在不同场合下反映出来的两种属性；粒子性是光在不同场合

6、下反映出来的两种属性；光既是具有粒子性的电磁波，又是具有波动性的光既是具有粒子性的电磁波，又是具有波动性的光子流。光子流。光的本质的认知过程1666年年牛顿牛顿微粒说微粒说弹性粒子弹性粒子1678年年惠更斯惠更斯波动说波动说以太弹性波以太弹性波1801年年托马斯托马斯杨杨双缝实验双缝实验1873年年麦克斯韦麦克斯韦电磁场理论电磁场理论1905年年爱因斯坦爱因斯坦光子假设光子假设现在现在波粒二象性波粒二象性p光是一种物质，光具有波动性和粒子性即所谓的光是一种物质，光具有波动性和粒子性即所谓的波粒二象性波粒二象性p光是由光子组成的，光子在很多方面具有经典粒子光是由光子组成的，光子在很多方面具有经典粒子的属性，但光子的出现几率是按波动光学的预言来的属性，但光子的出现几率是按波动光学的预言来分布的分布的p由于普朗克常数极小，频率不十分高的光子能量和由于普朗克常数极小，频率不十分高的光子能量和动量很小，在很多情况下，个别光子不易显示出可动量很小，在很多情况下，个别光子不易显示出可观测的效应人们平时看到的是大量光子的统计行观测的效应人们平时看到的是大量光子的统计行为，只有在一些特殊场合，尤其是牵涉到光的发射为，只有在一些特殊场合，尤其是牵涉到光的发射与吸收等过程时，个别光子的粒子性会明显地表现与吸收等过程时，个别光子的粒子性会明显地表现出来，波长越短、粒子性越明显出来，波长越短、粒子性越明显