我們生下來看到的世界都是光明的,光或許因為是司空見慣的,所以讓許多人都忽略了它的存在。但關(guān)于光的本質(zhì)是什么?是最近幾百年來人類一直追尋的問題,直到現(xiàn)在,并未間斷過。從幼稚到成熟,人類對光的認識可以算的上是一部大戲劇!
最開始有個 名叫伽森狄的法國數(shù)學家,他認為光就是由大量的微粒構(gòu)成的,光的本質(zhì)就是微小的粒子實體,只不過它們的運動速度貌似挺快的。然后牛頓認可并發(fā)展了光的微粒學說,盡管在這期間也有胡克的光的波動學說,但是波動說不成氣候,因為牛頓在當時的科學界幾乎是神一樣的存在著,牛頓的學說就是權(quán)威的,與牛頓相違背的大都被認為是“民科”!
以牛頓為首 所代表的的光的微粒說統(tǒng)治科學界近兩百年!直到十九世紀,光的微粒說的權(quán)威地位才有所動搖。1800年, 托馬斯楊 用實驗證明了光的干涉現(xiàn)象是存在的,這也就直接證實了光是一種波,因為干涉現(xiàn)象僅是波才具有的特征。 到此時 人們不確定光的本質(zhì) 到底是 波還是粒子? 大家都迷糊了,也不知道到底信誰的,一直就這樣糾結(jié)著!
赫茲是研究電磁波的,他用實驗驗證了麥克斯韋預言的電磁波。 之后,赫茲做實驗時有了意外的發(fā)現(xiàn)。當他用光照射金屬硒的表面時,發(fā)現(xiàn)了其導電時的電阻變小,之后的大量實驗告訴他一個事實:但光照射到某些金屬表面時,會有某種物質(zhì)從金屬表面溢出。之后人們知道了這種溢出來的物質(zhì)是負電荷,隨后電子的發(fā)現(xiàn),又讓人們知道 這種負電荷就是電子。
所以這時候人們已經(jīng)知道了,當有光照射在某些金屬表面時,金屬表面的電子吸收了光的能量,電子進而變得躁動起來,如果吸收的能量足夠大,電子會脫離原子核的束縛,進而溢出到金屬表面形成電流。我們把這種電子叫做光電子,把這種現(xiàn)象叫做“光電效應”。
但是此時的人們只能知道有這種現(xiàn)象,卻不知道為什么會這樣?按當時的經(jīng)典理論是沒有辦法來解釋這種現(xiàn)象的。恰好,那時候普朗克提出了量子化的概念,愛因斯坦就立馬運用了量子化的概念去解釋光電效應,認為光是由光子(光量子)組成的,光子的靜止質(zhì)量為0 ,光子有運動質(zhì)量,光子從一誕生就是以光速前進著,光子一個一個的打到金屬表面的電子上,電子吸收光子的能量,如果吸收的能量大于原子核的束縛能,那么電子就脫離原子核的束縛,逃出到金屬的表面。
大家要注意到,愛因斯坦認為光是由光子構(gòu)成,和之前牛頓的微粒說不同的是,光子并不是牛頓他們認為的實心球 ,它是量子化的,這是一種新的粒子說(光量子假說)。但光電效應不僅證明光具有粒子性,也具有波動性,因為光還具有頻率!
直到現(xiàn)在人們公認的事實:光是一種電磁波,它具有波粒二象性,它有運動質(zhì)量,速度為299792458m/s!