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他认为,电磁场是电磁波的载体,是能够贯穿一切的特殊媒质。
他不仅预言了电磁波的存在,还推算出电磁波的传播速度恰好等于光速。
于是,他大胆地预言:光也是一种电磁波。
从此光便得到了一个新的名字——光波,并成为电磁波大家庭中的一员。
19世纪的最后一年,德国科学家普朗克引用物质结构理论中不连续性概念,提出了辐射的量子论。
他认为,各种频率电磁波的能量辐射是不连续的,是由一份一份的能量单元组成的,每一份能量单元称为量子,能量辐射的增减都是以这个量子的整数倍进行的。
他这样描绘发光物体:发射光波以一个一个量子的形式进行。
发光物体发射出一个一个的“能量颗粒”
,叫做光的量子。
1905年,伟大的科学家爱因斯坦运用普朗克的量子论,成功地解释了“光电效应”
,并由此证明了光量子的存在。
在此之前,德国物理学家列纳德曾发现,将一定波长的光照射到某些金属上,金属会逸出一些电子来,就好像光的力量将电子从金属原子中打出来似的,这叫做光电效应。
爱因斯坦认为,光束携带能量在空间以不连续方式分布,形成一个一个的能量颗粒,称为光量子,简称光子。
照射金属的光量子必须有一个最低限度的能量,才能使电子吸收足够的能量而从金属中逸出。
换句话说,要把电子从金属中打出来,需要对金属原子做功,以克服金属对电子的束缚。
光越强,光量子数越多,打出的电子就越多。
对于同一种金属,用不同频率的光量子打出的电子速度也不同。
爱因斯坦从这里导出了光电效应理论公式,并于10年后被实验精确地证实。
由于这方面的成就,他获得了1921年的诺贝尔物理学奖。
光量子论的提出,意味着早在半个多世纪以前的已被彻底推翻了的光的微粒说的复活,而使当时占绝对统治地位的“波动说”
出现了对立面。
但是,爱因斯坦并不是简单地回到“微粒说”
,否定“波动说”
,而是认为两者都反映了光的本质的一个侧面。
现代物理学认为,光既有波动性又有粒子性,称为光的波粒二象性。
光在传播过程中主要表现出波动性,可以用电磁波理论来解释;光在与物质相互作用时较多地显示出粒子性,是在不同条件下物质运动特性的不同表现。
人们利用波动性和粒子性这两个矛盾的性质辩证统一来描绘光,得出了一幅关于光的较为完整的图画。
但是,这种对光的本性的描绘,也只是反映了现阶段人们对光的本质的认识,还有一些光学现象不能彻底解释清楚。
随着新的光学现象的不断发现和新的光学实验方法的不断应用,人们对于光的本质的认识一定会不断加深。
一句话,关于光的理论还没有最后完成,人类对光的认识还将继续发展。
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