主题:从《动物世界》里的苏格兰黑山羊开始 -- 普鲁托

大河奔流 导读 复 109 阅 43412

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2018-07-21 02:50:54
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普鲁托普鲁托`80046`/bbsIMG/face/0000.gif`70`15048`10289`140584`正六品上:朝议郎|昭武校尉`2012-02-22 07:59:27`
(四)那就先说泊松亮斑 54

上一帖提到波粒二象性时,e河友提到了泊松的哭笑脸。那这一帖就改从泊松亮斑开始。

在光的微粒说和波动说之争中,泊松亮斑的发现是一件极富戏剧性的事件,值得啰嗦几句。

西莫恩·德尼·泊松是位法国数学家、物理学家,也是光微粒说的铁杆儿支持者。他认为光沿直线传播,在遇到障碍物时只会留下阴影。这完全符合人们的经验和日常观察。

1818年,法国科学院搞了个论文比赛:利用精确的实验确定光线的衍射效应。光波动说的支持者菲涅尔根据自己的波动理论向科学院提交了论文。而泊松按菲涅尔波动理论,根据自己的计算结果认为,应该会看到一种奇怪的现象:在光的传播路径上放一个圆片,在圆片后面一定距离的地方,会但不只会出现阴影,在阴影中央会有一个亮斑。就是说有的光线会绕过圆片,“照亮”阴影中央。这种现象在当时从来没有人看到过,对人们来说简直不可思议。

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泊松认为自己在理论上已经驳倒了菲涅尔的光波动说。但,菲涅尔随后的实验结果显示,影子中心的确出现了一个亮斑。泊松亮斑是光波动说的胜利,同时也是数学的胜利。

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光的本质经历了各种理论模型,微粒说、波动说、量子说,直到现在的波粒二象说。对于光学现象,如直线传播、成像规律、折射/反射定律、色散、干涉、衍射等,微粒说模型和波动说模型对这些现象的解释各有优势。同时又各自进行修补,比如在面对偏振现象时,波动说的支持者提出了横波概念完善波动说,直到麦克斯韦方程集波动说于大成。

而像泊松光斑这样的衍射现象让微粒说受到沉重打击,无论模型怎么修补都显得笨重不堪,逐渐失去了支持者。直到发现光电效应后,爱因斯坦提出了光量子假说。最后,康普顿散射证实了光具有粒子性。

到目前为止,光的理论模型就是波粒二重性。不免还是有人会问,当一束光照过来的的时候,它到底是波还是粒子?

我为这个问题提供一个答案:当你看到的是折射、反射、阴影等现象的时候,它就是粒子;当你看到它发生干涉、衍射、偏振的时候,它就是波。

世界是什么样子,取决于用什么模型或者说理论蓝图,只要简单、好用。这恐怕是本楼最大的争议了。F


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通宝推:青颍路,侧翼,铁手,陈王奋起挥黄钺,踢细胞,AleaJactaEst,随风而去,桥上,三笑,等明天,
2018-07-21 02:50:54

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