波粒二象性_论文
光的波粒二象性
光的衍射（有点像WIFI......）
发现过程以及重要科学家
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、胡克提出“光是以太的一种纵向波” 不久后，英国物理学家胡克重复了格里马第的试验， 并通过对肥皂泡膜的颜色的观察提出了“光是以太的一种 纵向波”的假说。根据这一假说，胡克也认为光的颜色是 由其频率决定的，也证明了光的波动性。
补充：以太，是一种在历史中科学家们假想的实际不存在的物质。在宇宙学中，科学家 们用以太来表示占据天体空间的物质。曾经再很长时间里，科学家认为空间不可能是空 无所有的，它被以太这种媒介物质所充满。
发现过程以及重要科学家
五、夫琅和费及光通过光栅后的衍射现象 1882 年，德国天文学家夫琅和费首次用光栅研究了 光的衍射现象。在他之后，德国另一位物理学家施维尔德 根据新的光波学说，对光通过光栅后的衍射现象进行了成 功的解释。
发现过程以及重要科学家
六、爱因斯坦提出光的波粒二象性 1905年3月，爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为 《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文他认为 对于时间的平均值，光表现为波动；对于时间的瞬间值， 光表现为粒子性。这是历史上第一次揭示微观客体波动性 和粒子性的统一，即波粒二象性。这一科学理论最终得到 了学术界的广泛接受。
谢谢
实验
杨氏双缝
原理
1、相对于时间 对于时间的平均值，光表现为波动；对于时间的瞬间 值，光表现为粒子性。 2、光的粒子性的含义
粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光的粒子 即光子，不同于宏观概念的粒子，但同样具有动量和能量。
3、光的波动性的含义 光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观的 波，它是一种概率波，即光子在空间里出现的可能性大小 （概率）
对波粒二象性的理解认识过程
对波粒二象性的理解认识过程作者：宋霄森来源：《科学与财富》2018年第08期摘要：波粒二象性在被证实之前一直是备受争议的，许多科学家在为波粒二象性的辨证过程中做出了重大的牺牲。
1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，指出光波同时具有波和粒子的双重性质。
点子也会具有干涉和衍射等波动现象，这被后来的电子衍射试验所证实。
关键词：波粒二象性；电子衍射；光电效应；电子波粒二象性（wave-particle duality）指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述，也可以部分地用波的术语来描述。
这意味着经典的有关“粒子”与“波”的概念失去了完全描述量子范围内的物理行为的能力。
爱因斯坦这样描述这一现象：“好像有时我们必须用一套理论，有时候又必须用另一套理论来描述（这些粒子的行为），有时候又必须两者都用。
我们遇到了一类新的困难，这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的的观点来描述现实，两种观点单独是无法完全解释光的现象的，但是合在一起便可以。
” 波粒二象性是微观粒子的基本属性之一。
1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。
1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。
根据这一假说，电子也会具有干涉和衍射等波动现象，这被后来的电子衍射试验所证实。
一、笛卡儿提出的两点假说在人们对物理光学的研究过程中，光的本性问题和光的颜色问题成为焦点。
关于光的本性问题，迪卡尔在他《方法论》的三个附录之一《折光学》中提出了两种假说。
一种假说认为，光是类似于微粒的一种物质；另一种假说认为光是一种以“以太”为媒质的压力。
虽然笛卡儿更强调媒介对光的影响和作用，但他的这两种假说已经为后来的微粒说和波动说的争论埋下了伏笔。
二、格里马第发现了光的衍射现象格里马第设计了一个实验：让一束光穿过一个小孔，让这束光穿过小孔后照到暗室里的一个屏幕上。
他发现光线通过小孔后的光影明显变宽了。
zx第九章-波粒二象性
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§9.1 爱因斯坦的辐射理论
• 爱因斯坦宣称:“这些考虑⋯⋯ 表明辐射的空间分布 的涨落和辐射压的涨落也表现得好象辐射是由具 有上述大小的量子所构成的一样。”他强调指 出:“现代辐射理论(按: 指麦克斯韦的光的波动理 论)与这个结果并不一致。”“如果(第一项) 单独 存在,它就会导致(所期望的)涨落,这种涨落发生在 辐射是由独 立运动的、具有能量 hν 的类点量子 组成的情况下”。爱因斯坦用“类点 量子”一词 表明他已把光量子当作粒子来看待。爱因斯坦虽 然还没有形 成完整的辐射理论,但他已经明确到, 遵循普朗克能量分布公式的辐射, 同时具有粒子和 波动的特性。
• 他 为了解释荧光辐射的频率变低,曾试图用 多普勒效应进行计算,在计算中,他把 X 射线 对散射物质中电子的作用看成是一个量子 过程。开始他用能量hv = 1/2 mυ 2进行计 算,结果与实际不符。后来,他终于采用了两 2 个条件,在碰撞中既要遵守能量守恒,又要 遵守动量守恒,从而,导致 了 1923 年 5 月在 《物理评论》上发表了那篇有历史意义的 文献。 •
• 他开始是用 J.J.汤姆生的电子散射理论解释 γ 射线和 X 射线的散 射,后来又提出荧光辐 射理论和大电子模型。他设想电子具有一 定的大 小和形状,认为只要“电子的电荷分 布区域的半径与γ 射线的波长大小 可比拟” 就可以“在经典电动力学的基础上解释高 频辐射的散射。”
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§9.3 康普顿效应
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§9.1 爱因斯坦的辐射理论
• 爱因斯坦利用普朗克的能 量分布公式,推导 出体积 V 中频率在 v→v+dv,之间的那一部 分黑体辐射所具有的能量均方涨落为
• 前一项正是能量子的涨落, 它是以 hν 作为 基数的。后一项具有从麦克斯韦理论求出 的电磁场涨落的 形式。前者代表粒子性,后 者代表波动性。
3.1 微观粒子的波粒二象性
p
二、德布罗意关系式
思维过程
德布罗意是爱因斯坦光量子假说的追随者，但他深感爱 因斯坦地光量子理论并没有使从牛顿-惠更斯时代起就存 在的光的微粒说和波动说的分歧得到解决，只不过是使光 的微粒说又重新抬头而已。
因此他战后重新开始理论物理学的研究时，就把自己工 作的重点放在用统一的理论描述光的行为，即想给光量子 假说再披上一件波动的外衣，同时希望能把这一结论推广 到实物粒子上。
德布罗意(Louis Victorde Broglie,1892～1989)：
法国物理学家。1892年8月 15日生于下塞纳的迪耶普。出 身贵族。1910年获巴黎大学 文学学士学位，1913年获理 学硕士学位。第一次世界大战 期间，在埃菲尔铁塔上的军用 无线电报站服役。战后一方面 参与他哥哥的物理实验工作， 一方面拜朗之万为师，研究与 量子有关的理论物理问题，攻 读博士学位。
德布罗意
1923年9～10月间，连续在《法国科学院通报》上发表三篇短文： 《辐射─波和量子》、《光学─光量子、衍射和干涉》、《物理 学─量子、气体动理论及费马原理》，在1924年通过的博士论文 《量子论研究》中提出了德布罗意波（相波）理论。1927年由美 国贝尔实验室的戴维孙(C．J．Davisson)、革未(L．H．Germer) 及英国的汤姆孙(G．P．Thomson)通过电子衍射实验证实，1929 年获诺贝尔物理学奖，成为第一个以学位论文获得诺贝尔奖金的 学者。1932年任巴黎大学物理教授，1933年被选为法国科学院院 士。1942年任该院常任秘书，1962年退休，1987年3月去世，享 年95岁。主要著作有：《波动力学导论》，《物质和光：新物理 学》，《物理学中的革命》，《海森伯不确定关系和波动力学的 概率诠释》等。
B(一章2讲) 波粒二象性
1 1 RH c( 2 2 ) k n
RH是氢原子光谱的里德伯常量
(3) k = 2 (n = 3, 4, 5, … ) 谱线系 —— 赖曼系 （1908年） k = 1 (n = 2, 3, 4, … ) 谱线系 —— 巴耳末系（1880年）
为什么氢原子光谱会是分立的？
德布罗意波长 h
p2 E eV-2 E 能量 2.求飞行的子弹 m=10 kg ，速度 V=5.0102m/s 时的 2
12.25 (A ) p 2eV V 3.一个He-Ne激光器发射波长为 633nm的激光,假若该 h
G
M
2、汤姆逊实验
1927年，汤姆逊在实验中，让电子 束通过薄金属膜后射到照相底片上， 结果发现，与X射线通过金箔时一样， 也产生了清晰的电子衍射图样。
3、电子通过狭缝的衍射实验：
1961年，约恩孙 (Jonsson)制成长为50mm，宽为0.3mm ， 缝间距为1.0mm的多缝。用50V的加速电压加速电子，使电子束 分别通过单缝、双缝等，均得到衍射图样。
Nobel for blue LED that revolutionized lighting (2014)
2. 康普顿效应实验（1922年）
x射线通过实物发生散射 时，其波长会发生改变的 现象称为康普顿效应。
p p0
康普顿频移公式
h 2h 2 2 0 (1 cos ) sin 2 sin m0c m0c 2 2
1913年，玻尔发表了三篇论文，把核式结构模型与量子论结 合起来，解释了许多已知的实验现象，如氢原子光谱问题， 正确预言了原子中电子的“壳层”形式，还指出是最外层电 子的个数决定了元素的化学性质。
什么是波粒二象性？
什么是波粒⼆象性？光到底是波还是粒⼦？这在物理学界经历了长期的争论。
⽜顿是微粒说的代表⼈物，⽽惠更斯则认为光是机械波。
经历了麦克斯韦、赫兹、托马斯杨、菲涅⽿等⼈的努⼒，⼈们逐渐认识到光是⼀种电磁波。
但是，科学家赫兹发现了光电效应现象：紫外线照射可以使得锌板发射电⼦。
原本⼤家以为这是个平淡⽆奇的现象，因为光具有能量，可以将电⼦撞出。
但是，最初⼈们认为光的能量与光强有关，因此越强的光越容易发⽣光电效应，但是这个想法却⽆法获得实验⽀持。
⼈们发现光电效应是否发⽣与光的强弱⽆关，⽽似乎与光的频率有关：频率越⼤越容易发⽣光电效应。
为了解释这个问题，爱因斯坦⼤胆借⽤了普朗克的观点。
他认为：光的能量是⼀份份的，每⼀份称为⼀个光量⼦，或简称光⼦，光⼦的能量与频率的关系也满⾜普朗克公式。
⽐如，紫外线光⼦的能量就⽐可见光强，可见光的光⼦能量⼜⽐红外线强。
因此，只有频率⾼的光才能将电⼦撞出。
光强并不表⽰每个光⼦的能量，⽽表⽰光⼦的个数。
爱因斯坦通过这个关系完美解释了光电效应实验，并获得诺贝尔奖。
于是，在爱因斯坦提出了光⼦学说之后，⼈们认识到光不光具有波动性，也具有粒⼦性，于是就称为波粒⼆像性。
爱因斯坦说：“好像有时我们必须⽤⼀套理论，有时候⼜必须⽤另⼀套理论来描述（这些粒⼦的⾏为），有时候⼜必须两者都⽤。
”既然电磁波是有粒⼦性的，那么粒⼦是否也有波动性呢？这个想法看似天⽅夜谭，⼀个苹果如何能跟波联系到⼀起？但是⾃然界就是这么神奇，就好像法拉第发现了变化的磁场可以产⽣电场，麦克斯韦就联想到变化的电场也能产⽣磁场⼀样，⼀位年轻的法国学者⼤胆的预⾔：不只光具有波粒⼆象形，实物粒⼦也有波粒⼆象性。
这就是法国学者路易·维克多·德布罗意。
德布罗意经过长期的思索，得出⼀个结论：不⽌是光，所有的物质都具有波粒⼆象性。
物质的粒⼦性由动量P代表(质量与速度的乘积)，波动性由波长λ代表，并且⼆者的乘积等于普朗克常数h.⽐如，⼀颗⼦弹质量m=0.1kg, 当它以v=300m/s的速度运动的时候，⼦弹的动量P=mv=30kgm/s.这样⼦弹的波长这个波长如此之短，任何仪器都⽆法探测到，但是它是存在的。
实物粒子的波粒二象性
x px / 2
23
x px / 2
由于公式通常只用于数量级的估计，所以它又常 简写为： x p
x
推广到三维空间，则还应有： 说明：
y py ,
z pz
（1） 不确定性关系说明，微观粒子不可能同时 具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量越 小，动量的不确定量就越大，反之亦然。 （2） 不确定关系是由微观粒子的波粒二象性引起 的，而不是测量仪器对粒子的干扰，也不是仪器的 误差所致。
1 1 2 2 2 得： P 2 E0 E k E k E k 2 E k m0 c c c h hc 代入德布罗意公式 ，有: 2 P 2 E k 2 E k m0 c hc h 2 若 Ek m0c 则: 2 2m 0 E k 2 E k m0 c
Px
x a
y
21
电子通过单缝后，电子 要到达屏上不同的点， 具有 x方向动量 Px， 考虑中央明纹区：
x
px
p py
a x o
Px
0 px p sin
根据单缝衍射公式，其 第一级的衍射角满足：
y
sin
a
动量在 Ox轴上的分量的不确定量为:
P Px Px P sin x
E h
h h P c
4
1924年，德布罗意大胆地设想，波粒二象性不是 光所特有的，一切实物粒子也具有波粒二象性。 实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子，如 原子、电子、中子等。 粒子性：主要是指它具有集中的不可分割的特性。 波动性：它能在空间表现出干涉、衍射等波动现象， 具有一定的波长、频率。 实物粒子的波称为德布罗意波或物质波，物质波 的波长称为德布罗意波长。
波粒二象性 整章
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26
五、光电效应在近代技术中的应用
光电管：把光信号转化为电信号。
光控继电器
可以用于自动控制，自动计 数、自动报警、自动跟踪等
放大器
控制机构
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27
如图所示是做光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻
璃管内，K为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出
功为1.9eV），A为阳极。在a、b间不接任何电源，用频率
形成光电流。
V
K阴
极
G
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18
1、每种金属都存在截止频率（极限频率）γc ；
•当入射光频率 > c 时，电子才能逸出金属表面； •当入射光频率 < c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。
2、光子的最大初动能随入射光的频率增大而增大；
遏止电压UC=EKm（使光电流减小到零的反向电压） 随着入射光的频率的增大而增大，与光强无关。
31
七、光子的能量和动量
Em2c Eh
m h （光子的动质量）
c2
Pm ch c2 •chc h
实用文档
32
既然光子有动量，那么光照射到物体表面被吸
收或被反射时就会对物体有压力，叫做 “光
压”。有人设想在遥远的宇宙探测中利用光压
力作动力推动航天器加速，这样可以大大减少
航天器发射时自身的体积和重量的影响，在某
2.爱因斯坦光电效应方程
hEk W0
W 电子逸出金属表面所需做功的最小值，称为逸出功； 0
Ek
1 2
mev2
为光电子的最大初动能。 实用文档
21
3、光子说对光电效应的解释
实验事实
光子说的解释
截止频率 只有当hγ>W0才有光电子逸出， 所以γc=W0/h。
物质的波粒二象性
6.2.2 物质波——德布罗意波
法国物理学家 1924年在他的博士论文 《关于量子理论的研究 》中提出把粒子性和波 动性统一起来.为量子力 学的建立提供物理基础.
德布罗意（1892 — 1987）
对实物粒子，人们一般靠了到得是 粒子性，而忽略粒子的波动性，但是， 德布罗意认为：运动的物体联系在一起 的波称为物质波或德布罗意波，德布罗 意指出，既可以用动量和能量来描述实 物粒子的粒子性，又可以用频率和波长 来描述他的波动性，从而的出德布罗意 关系：人们光 是由光子组成的，人 们开始认识到光波具 有波和粒子的双重性， 由此得出光波在具有 干涉和衍射等波动现 象时其光子也因 具 有动量粒子等特性。
1.光作为光波，具有波长，频率，和 光速c，三者关系为：
2，光作为光子组成的粒子流，其具 爱因斯坦的光量子学说， 告诉人们光是由光子组成的，人 有的能量E = h ， 为光波的频率， 们开始认识到光波具有波和粒子 同时光子也具有质量m和动量p。 的双重性，由此得出光波在具有 3，由爱因斯坦狭义相对论可知，光
德布罗意公式
E v h h h p mv
德布罗意的这种想法，最初只 是假设，1927年在实验上观察 到了电子的衍射现象，从而证 实了波粒二象性是是一切物质 的特征，因此获得了1929年的 诺贝尔物理学奖。
电子衍射附图一 1927年，G.P.汤姆孙等令一电子束通过薄铝箔，结果发现，
同X射线一样，也能得到清晰的电子衍射图样。
干涉和衍射等波动现象时其光子 也因 具有动量粒子等特性。
一、光量子的 提 V=c/ 出
波与光子的关系为：
h m c
2
m = E / c *c = h / c*
p = m c =/c = h/
大学物理(15.5.2)--德布罗意波实物粒子的波粒二象性
第十五单元 量子物理第十五单元 量子物理Quantum PhysicsQuantum Physics第五讲 德布罗意波实物粒子的波粒二象性1923年, 提出电子既具有粒子性又具有波动性, 1924年在他的博士论文《关于量子理论的研究》中提出把粒子性和波动性统一起来。
为量子力学的建立提供了物理基础。
他的论述被爱因斯坦誉为 “揭开了巨大面罩的一角”。
德布罗意为此获得1929年诺贝尔物理学奖。
一、背景1、Planck-Einstein光量子理论量子理论是首先在黑体辐射问题上突破的，Planck提出了能量子的概念；Einstein利用能量子假设提出了光量子的概念，从而解决了光电效应的问题；光量子概念在Compton散射实验中得到了直接的验证。
2、Bohr的量子论Bohr把Planck-Einstein的量子概念创造性的用来解决原子结构和原子光谱的问题，成功地解释了氢原子光谱。
“同我(Louis Victor de Broglie)哥哥进行的这些长期讨论……对我非常有益，这些讨论使我深深考虑将波的观点和粒子的观点必须综合在一起的必要性。
”光的本性：（1905年，爱因斯坦）光同时具有波动性和粒子性，波粒二象性的联系：νεh =λh p = 波长、频率是描写波动性的物理量，而动量、能量是描写粒子性的物理量。
光的波动性和粒子性是通过普朗克常数联系在一起的。
●很早认识到光的波动性；●直到1905年认识到光的粒子性。
光： 物理学家十分看重自然界的和谐和对称，运用对称性思想研究性问题，发现新规律以至于在科学上取得突破性成就，在物理学史上屡见不鲜。
问题： 实物粒子：●实物粒子是否也有波动性？●很早认识到实物粒子的粒子性；（经典物理）“整个世纪以来，在辐射理论上，比起波动的研究方法来，是过于忽略了粒子的研究方法；在实物理论上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们关于‘粒子’的图像想得太多，而过分地忽略了波的图像呢？”“我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我1923我我我—我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我”这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波或物质波(matter wave ) ， 1924年 ，青年博士研究生德布罗意 ，在Planck-Einstein 光量子论和Bohr 原子论的启发下，仔细分析了光的微粒说与波动说的发展历史，根据类比的方法，德布罗意假设：不仅光具有波粒二象性，一切实物粒子(电子、原子、分子等)也都具有波粒二象性; 具有确定动量 P 和确定能量 E 的实物粒子相当于频率为ν和波长为λ的波，满足：hνmc E ==2λh m p ==v P Eλνh爱因斯坦的支持 :德布罗意的物质波开始并没有受到物理学界的重视，他的导师朗之万将论文寄给了爱因斯坦。
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对波粒二象性的理解认识过程
波粒二象性是指某物质同时具备波的特质及粒子的特质。波粒二象性是量子力学中的
一个重要概念。从惠更斯和牛顿的早期光理论开始，中间有费涅尔、麦克斯韦和杨、爱因斯
坦和光子、光电效应方程、德布罗意假设、波恩概率波和薛定谔方程，一直都在研究波粒二
象性。到目前为止，有关波粒二象性的研究还在继续。
光的波动说与微粒说之争
光一直被认为是最小的物质，虽然它是个最特殊的物质，但可以说探索光的本性也就等于探
索物质的本性。在整个科学发展史上，整个物理学正是围绕着物质究竟是波还是粒子而展开
的。
一、笛卡儿提出的两点假说
在人们对物理光学的研究过程中，光的本性问题和光的颜色问题成为焦点。关于光的本性
问题，迪卡尔在他《方法论》的三个附录之一《折光学》中提出了两种假说。一种假说认为，
光是类似于微粒的一种物质；另一种假说认为光是一种以“以太”为媒质的压力。虽然笛卡
儿更强调媒介对光的影响和作用，但他的这两种假说已经为后来的微粒说和波动说的争论埋
下了伏笔
二、格里马第发现了光的衍射现象
格里马第设计了一个实验：让一束光穿过一个小孔，让这束光穿过小孔后照到暗室里的一个
屏幕上。他发现光线通过小孔后的光影明显变宽了。格里马第进行了进一步的实验，他让一
束光穿过两个小孔后照到暗室里的屏幕上，这时得到了有明暗条纹的图像。他认为这种现象
与水波十分相像，从而得出结论：光是一种能够作波浪式运动的流体，光的不同颜色是波动
频率不同的结果。格里马第第一个提出了“光的衍射”这一概念，是光的波动学说最早的倡
导者。
三、胡克提出了“光是以太的一种纵向波”
英国物理学家胡克重复了格里马第的试验，并通过对肥皂泡膜的颜色的观察提出了“光是以
太的一种纵向波”的假说。根据这一假说，胡克也认为光的颜色是由其频率决定的
四、牛顿用微粒说阐述了光的颜色理论
在1672年，伟大的牛顿在他的论文《关于光和色的新理论》中谈到了他所作的光的色散实
验：让太阳光通过一个小孔后照在暗室里的棱镜上，在对面的墙壁上会得到一个彩色光谱。
他认为，光的复合和分解就像不同颜色的微粒混合在一起又被分开一样。在这篇论文里他用
微粒说阐述了光的颜色理论。第一次波动说与粒子说的争论由“光的颜色”这根导火索引燃
了。从此胡克与牛顿之间展开了漫长而激烈的争论。
五、惠更斯提出了波动学说比较完整的理论
惠更斯认为，光是一种机械波；光波是一种靠物质载体来传播的纵向波，传播它的物质载体
是“以太”；波面上的各点本身就是引起媒质振动的波源。根据这一理论，惠更斯证明了光
的反射定律和折射定律，也比较好的解释了光的衍射、双折射现象和著名的“牛顿环”实验。
如果说这些理论不易理解，惠更斯又举出了一个生活中的例子来反驳微粒说。如果光是由粒
子组成的，那么在光的传播过程中各粒子必然互相碰撞，这样一定会导致光的传播方向的改
变。而事实并非如此。
六、牛顿的微粒学说逐步的建立起来
牛顿修改和完善了他的光学著作《光学》。基于各类实验，在《光学》一书中，牛顿一方面
提出了两点反驳惠更斯的理由：第一，光如果是一种波，它应该同声波一样可以绕过障碍物、
不会产生影子；第二，冰洲石的双折射现象说明光在不同的边上有不同的性质，波动说无法
解释其原因。另一方面，牛顿把他的物质微粒观推广到了整个自然界，并与他的质点力学体
系融为一体，为微粒说找到了坚强的后盾。
七、光的偏振现象和偏振定律的发现
1808年，拉普拉斯用微粒说分析了光的双折射线现象，批驳了杨氏的波动说。
1809年，马吕斯在试验中发现了光的偏振现象。在进一步研究光的简单折射中的偏振
时，他发现光在折射时是部分偏振的。因为惠更斯曾提出过光是一种纵波，而纵波不可能发
生这样的偏振，这一发现成为了反对波动说的有利证据。
1811年，布吕斯特在研究光的偏振现象时发现了光的偏振现象的经验定律。
光的偏振现象和偏振定律的发现，使当时的波动说陷入了困境，使物理光学的研究更朝
向有利于微粒说的方向发展。
面对这种情况，杨氏对光学再次进行了深入的研究，1817年，他放弃了惠更斯的光是
一种纵波的说法，提出了光是一种横波的假说，比较成功的解释了光的偏振现象。吸收了一
些牛顿派的看法之后，他又建立了新的波动说理论。杨氏把他的新看法写信告诉了牛顿派的
阿拉戈。
八、菲涅耳与阿拉戈建立了光波的横向传播理论
在1815年菲涅耳就试图复兴惠更斯的波动说，但他与杨氏没有联系，当时还不知道杨氏关
于衍射的论文，他在自己的论文中提出是各种波的互相干涉使合成波具有显著的强度。事实
上他的理论与杨氏的理论正好相反。后来阿拉戈告诉了他杨氏新提出的关于光是一种横波的
理论，从此菲涅耳以杨氏理论为基础开始了他的研究。1819年，菲涅耳成功的完成了对由
两个平面镜所产生的相干光源进行的光的干涉实验，继杨氏干涉实验之后再次证明了光的波
动说。阿拉戈与菲涅耳共同研究一段时间之后，转向了波动说。1819年底，在非涅耳对光
的传播方向进行定性实验之后，他与阿拉戈一道建立了光波的横向传播理论
九、新的波动学说牢固的建立起来
1882年，德国天文学家夫琅和费首次用光栅研究了光的衍射现象。在他之后，德国另一位
物理学家施维尔德根据新的光波学说，对光通过光栅后的衍射现象进行了成功的解释。
至此，新的波动学说牢固的建立起来了。微粒说开始转向劣势。
随着光的波动学说的建立，人们开始为光波寻找载体，以太说又重新活跃起来。一些著
名的科学家成为了以太说的代表人物。但人们在寻找以太的过程中遇到了许多困难，于是各
种假说纷纷提出，以太成为了十九世纪的众焦点之一。
菲涅耳在研究以太时发现的问题是，横向波的介质应该是一种类固体，而以太如果是一
种固体，它又怎么能不干扰天体的自由运转呢。不久以后泊松也发现了一个问题：如果以太
是一种类固体，在光的横向振动中必然要有纵向振动，这与新的光波学说相矛盾。
为了解决各种问题，1839年柯西提出了第三种以太说，认为以太是一种消极的可压缩
性的介质。他试图以此解决泊松提出的困难。1845年，斯托克斯以石蜡、沥青和胶质进行
类比，试图说明有些物质既硬得可以传播横向振动又可以压缩和延展——因此不会影响天体
运动。
十九世纪中后期，在光的波动说与微粒说的论战中，波动说已经取得了决定性胜利。但
人们在为光波寻找载体时所遇到的困难，却预示了波动说所面临的危机。
十、爱因斯坦因光的波粒二象性获诺贝尔物理学奖
1887年，德国科学家赫兹发现光电效应，光的粒子性再一次被证明！
二十世纪初，普朗克和爱因斯坦提出了光的量子学说。
十一、以光的波粒二象性告终
在众多科学家的不懈努力之下，在万众注目的情况之下，光最终以同时具有波动性说和
微粒星的结果而告终。
参考文献：
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