如圖1-5所示,如果認為光是一種波,因為波(如水波)具有遇到物體發(fā)生衍射——擴散——的特性,這樣就無法解釋光為什么會直線傳播的問題。例如,陽光的直射和鏡子的反射都是光的直線傳播。但是,如果把光看成是粒子,就很容易解釋這些現(xiàn)象。例如,你可以把鏡子的反射現(xiàn)象想象成光的微粒像乒乓球撞擊到墻壁上被反彈回來。
因此,把光子看成是微粒,很容易解釋光的直進性和反射性,這讓牛頓在1704年提出:光從光源發(fā)出的是一種物質(zhì)微?!腿绫┯曛械乃我粯?。
然而,如果把光看成是一種微粒,就會發(fā)生許多微粒交叉撞擊到一起相互碰撞彈開的事情。但是,當你把幾束光交叉照射后會發(fā)現(xiàn),它們會毫無妨礙地彼此穿過對方,然而相互穿過對方的事情只有波才可以做到。另外,如果把光看成是微粒,也無法解釋光的折射現(xiàn)象,但是如果把光看成是波,卻很容易解釋折射現(xiàn)象(見圖1-6折射現(xiàn)象)。
圖1-6 吸管在水杯中的折射現(xiàn)象
那么,光到底是什么?下面,按照對光進行研究的歷史順序作出描述。
二、雙縫實驗
1807年,托馬斯·楊(1773-1829)在他出版的《自然哲學講義》中,第一次描述了雙縫實驗。如圖1-7所示,他把一支蠟燭放在一面張開一條狹縫的擋板前面,這樣就形成了一個點光源(從一個點發(fā)出的光源)。然后,他在第一張擋板后面放上開出兩條平行狹縫的第二塊擋板。這樣,從小孔中射出來的燭光在穿過兩條狹縫后就投射到了后面的屏幕上,由此就形成了明、暗交替出現(xiàn)的干涉條紋。因為只有“波”(如水波)才會出現(xiàn)這樣的干涉條紋,所以這個既簡單又巧妙的實驗無可辯駁地證明:光是一種波。這就是著名的雙縫實驗。
圖1-7 雙縫實驗