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| 第3册第21章电子论初步2光的波粒2象性1教案（高三物理大纲版） |
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高考 |
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大纲版 |
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●备课资料
光的本质——波动说与微粒说的交锋 18世纪末，在德国自然哲学思潮的影响下，人们的思想逐渐解放.英国著名物理学家托马斯·杨开始对牛顿的光学理论产生了怀疑.根据一些实验事实，杨氏于1800年写成了论文《关于光和声的实验和问题》.在这篇论文中，杨氏把光和声进行类比，因为二者在重叠后都有加强或减弱的现象。他认为光是在以太流中传播的弹性振动，并指出光是以纵波形式传播的.他同时指出光的不同颜色和声的不同频率是相似的.在经过百年的沉默之后，波动学说终于重新发出了它的呐喊；光学界沉闷的空气再度活跃起来.同年，杨氏在英国皇家学会的《哲学会刊》上发表论文，分别对“牛顿环”实验和自己的实验进行解释.首次提出了光的干涉的概念和光的干涉定律.1803年，杨氏写成了论文《物理光学的实验和计算》.他根据光的干涉定律对光的衍射现象作了进一步的解释，认为衍射是由直射光束与反射光束干涉形成的.虽然这种解释不完全正确，但它在波动学说的发展史上有着重要意义.1804年，这篇论文在《哲学会刊》上发表.1807年，杨氏把他的这些实验和理论综合编入了《自然哲学讲义》.但由于他认为光是一种纵波，所以在理论上遇到了很多麻烦.他的理论受到了英国政治家布鲁厄姆的尖刻的批评，被称作是“不合逻辑的”“荒谬的”“毫无价值的”.虽然杨氏的理论以及后来的辩驳都没有得到足够的重视、甚至遭人毁谤，但他的理论激起了牛顿学派对光学研究的兴趣.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力证据.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.吸收了一些牛顿学派的看法之后，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学派的阿拉戈.1817年，巴黎科学院悬赏征求关于光的干涉的最佳论文.土木工程师菲涅耳也卷入了波动说与微粒说之间的纷争.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后，转向了波动说.1819年底，在菲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.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 |
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