对光子的波动性研究 (2)

1、 对光子的波动性研究（上）在二十世纪中，科学家们发现，光子具有粒子性，同时又具有波动性，接着人们发现电子也具有波动性，于是就认为微观粒子都具有“波粒二像性”，本文通过对电子的波动性研究发现，电子的“波动性”只是一种表面现象，因为它属于带负电的粒子，它在人们设定的实验中之所以表现出波动性，是因为它受到了一种偏转力的作用，这个力来源于微观磁力场。电子在绕核运动中，也会受到这种微观磁力场的作用而发生偏转，这种波动性实际上是带电粒子在磁力场中受力发生偏转的运动行为，它本质上仍然是粒子，并不是波！对于光的波动性问题，要搞清楚它的波动性，要比搞清楚电子的波动性复杂的多，因为人们知道电子是物质微粒，是一种带

2、负电的粒子，研究它的波动性，只需要分析造成这个带电粒子发生波动的原因就可以了，而光子就不同，因为人们对于光的认识，一直存在着争议，在牛顿时代，牛顿认为它是粒子（1680年），惠更斯则认为它是波（1690年），在那个时代，人们只知道光的反射与光的折射定律，利用粒子说和波动说都可以解释它们的反射和折射，只是在解释光的折射时，波动说要求光的传播速度在折射系数大的介质里要慢些，而微粒说要求它的速度要大些，可惜在17、18世纪，人们没有精确的测定光速的方法，所以，两个学说并存，谁也战胜不了谁。一、 对光本质的争议到了19世纪，人们发现了光的干涉、光的衍射与偏振，即物理光学现象，微粒说就没有办法解释清楚，

3、譬如干涉，两条光线有时候互相加强，有时候互相抵消。如果是微粒，它们如何能互相抵消呢？至于光的偏振问题，波动说证明了光波是横波，而不是纵波。与此同时，光速度的测定也有了进步，结果证明了波动说是正确的，光的微粒说被击败了，随后马克斯威尔创立了电磁波学说，证明电磁也有波动性，而这种波动和光波一样，光波的传播介质也不需要再争议了，粒子说彻底被淘汰了。19世纪末，因为光的电磁波学说不能够解释黑体的辐射现象，为了解释黑体辐射问题，普朗克在1900年发表了他的量子论，爱因斯坦推广了普朗克的量子论，1905年发表了他的光子学说，比较成功地解释了光电效应现象，光的粒子说又复活了，爱因斯坦光子说的提出，重新引起了

4、波动说和粒子说的论争，而且问题比以前更尖锐了，因为凡是与光的传播有关的各种现象，如衍射、干涉和偏振，必须用波动说来解释，凡是与光和实物相互作用的各种现象，如实物的发射光（原子光谱）、吸收光谱、光电效应和散射光（康普顿效应），都必须用光子说来解释。因此，在二十世纪中，人们对于光的认识仍然没有统一，既可以说它的一种粒子，也可以说它是一种波，二者很难取得统一，于是，一种兼顾二者的思想在孕育着。二、 粒子和波在物理上的不兼顾性从物理学角度上讲，粒子和波动是不可能“兼顾”的，因为它们的传播机理完全不同，对于粒子，它在空间的传播本质上是质点在空间的位移，这种位移不需要任何介质，像光的传播，就不需要任何传播

5、介质；而“波”在空间的传播则是某种振动在介质中的传播，必需有传播它的弹性介质，传播机理是介质质点的一种振动，没有介质，这种传播是没有办法进行的，从这个意义上讲，光是粒子，而不是波。三、 如何解释光的波动性问题呢？人们之所以认为光是波，是因为它首先能够产生“衍射”，衍射是波动共同具有的特征，我们首先分析机械波的衍射和光的衍射问题。（一）、机械波的衍射机械波在传播过程中能够出现衍射现象，所谓“衍射”是指“波动”在传播过程中遇到了障碍物上的小孔，波面能够通过小孔成为新的波动源而传播的，这种现象称为波的衍射。人们熟悉的水面波，它在遇到障碍物时，可以在小孔处形成新的波源进行传播，其特点是衍射波与入射波频

6、率相同，水面波的衍射原理如图（11）所示，实际衍射图片如图（12）所示。 图（12）科学家在研究光的现象时，发现光也有类似的现象，如果让光线通过障碍物上的狭缝，当狭缝比较大时，表现出了光的直线传播特征，当狭缝比较小的时候，在像屏上则出现了明暗相间的“衍射”条纹，如图（13）所示。此外，光通过一些物体时，也能够出现“衍射”现象，这样似乎就证明了光的“波动性”存在。在传统的研究中，人们在研究光的现象时，首先是假定它是什么，然后再按这个假定去解释它的运动行为，或者是利用这个假定去解释观察到的实验现象，上述对于光的衍射就是这样的一种思维逻辑，为什么不首先设定它是粒子，然后再去分析看到的现象呢？因此，要解释光的“衍射”行为，你必须首先知道光是一种高速运动的物质微粒，是一种粒子，对于光源以光速运动的电中性的粒子，其次需要知道物体的反射面是由绕核电子组成的，当它照射在物体表面上时，实际上它是与绕核电子发生碰撞，绕核电子受到光子的碰撞以后，就会加大它的绕核速度，这种速度的加大结果就是在下一周与迎面运动的电子的碰撞而向外发射一个新的光子。所以，光穿越狭缝时与绕核电子发生碰撞是在所难免