光的波动说与微粒说之争及其启示

本文介绍了波动说和微粒说的提出及争论,得到了关于科学发展和人类进步的启示．     

光本性的认识

 光学是物理学中较古老的一门基础学科,又是当前物理学领域最活跃的前沿之一.然而光学也是经过一场场磨难和斗争才发展起来的,其历史被当作自然科学发展史的典范,对光本性认识的争论是光学发展主要动力之一.     

殊途同归的光本性之争

 很久以来,人们对光就进行了各种各样的研究。光的本性到底是什么,这个问题长久以来困扰了很多有智之士。光的波动说笛卡儿（R.Descartes,1596～1650）就光的本性问题,在1637年提出两种假说。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,但他的这两种假说为17世纪的微粒说和波动说的争论埋下了伏笔。17世纪中期,意大利的格里马第（F.Grimaldi,1618～1663）首先注意到衍射现象,这是光的波动理论的萌芽。     

光的认识与应用

 光与人们的生活和生产非常密切。人们的视觉与光是密切相关的,人们借助光来观察世界,从事生产劳动,光也是人们通常遇到的一种最普遍的自然现象,所以,人们从很早起便对光产生了兴趣,并开始了研究。光学的起源可以追溯到二三千年前。我国的《墨经》就记载了许多光学现象。西方也很早就有光学知识的记载。至于光学实验,像我国古代的墨家的针孔成像、赵友钦的“小罅光景”等实验,其方法之巧妙,规模之巨大,在科学史上都是罕见的。光学真正形成一门科学,应该从建立反射定律和折射定律的时代算起,它奠定了几何光学的基础。光的本性也是光学研究的重要课题。微粒说和粒子说的争论构成了光学发展史中的一根红线。     

浅谈物理学中的类比方法

探讨了类比方法在物理学研究和物理教学中的作用。     

光的正面与反面

对光本质的不断揭示，深刻影响了以光为基本载体的视觉艺术(西方绘画)的发展——从技法，风格，流派到美术理论，审美标准各方面．本文分几个对应的阶段加以初步探讨．尝试着说明理解与感觉，科学与艺术之间，在理性层面上的密切联系．     

基于光纤光镊的粒子捕获与操纵

光镊技术利用光的力学特性实现对微纳尺度物体的操纵,是研究自然科学中微观物质的重要技术手段.光纤光镊因其结构紧凑、便于集成、操作灵活、适用范围广等优点,成为广泛应用于光学捕获和光学操纵的工具.本文综述了近年来光纤光镊在微观粒子光学操纵方面的研究进展,以单模光纤、多芯光纤、环形芯光纤、同轴双波导光纤为例介绍了光纤光镊对目标...     

争论是物理学发展的动力

 普朗克曾经说过：“在科学史中,一个新概念从来都不会是一开头就以其完整的最后形式出现,像古希腊神话雅典娜一下子从宙斯的头脑里跳出来那样”。的确,物理学的基本理论是在许多物理学家反复研究和论证的基础上,经过千锤百炼才逐渐形成的。对同一物理问题,由于客观事物的复杂性,研究者看问题角度的不同,思想方法的不同等等,往往同时存在多种不同的看法。这必然导致研究者之间的争论,并促使研究者千方百计地从理论和实践方面寻求解决问题的办法,从而加速了物理学发展的进程。一、蛙腿论战１７８０年的一天。意大利解剖学教授伽伐尼偶然发现：当起电机放电时,在近处用金属解剖刀触动青蛙的肌肉,它便会抖动起来。     

光速测量方法的改进

对CG-Ⅲ型光速测定仪的测量方法作了改进,通过实际测量的结果表明,该实验方法改进后,光速测量的精度有了很大提高.     

基础实验中光速和介质折射率测量方法的研究

采用一种新型光速测定仪测量光速和介质折射率,对测量方法进行了研究和改进,分析了测量误差的来源.在此基础上,采用精密数字相位计代替示波器测量相位,设计了新的测量方案,并采用最小二乘法进行线性拟合,从而提高了测量精度,其精度达到±0.1%.     

一种全光纤型观测光波粒二象性的方法

提出一种结构简单、实验现象明显的光波粒二象性观测方案,本方案以波的相干叠加突出显示光的波动性,以粒子在50/50分束器的路径随机选择特性突出显示光的粒子性.以衰减强激光脉冲为光子源,在实验室获得的干涉对比度超过99%,单粒子特性超过90%.实验结果表明此方案有望在实际得到广泛应用.     

我们生活在一碗汤面里吗?——光和电子的统一与起源

光和物质的起源是物理学中一个非常基本的问题,对该问题的探究贯穿了整个物理学的发展史.文章首先从最早的光微粒说和波动理论讲起,详细介绍了为什么光的波动学说可以成功地解释光的折射和干涉现象.然后以光的横波特性为基础,论述了是否存在可以承载光传播的媒介物质.通过对电荷和磁场的研究,人们认识到光是一种电磁波.最后从凝聚态物理学的演生原理出发,作者论述了弦网液体中的弦密度波对应于电磁波,弦的端点对应于电子,进而给出了光和电子起源的统一解释.     

冰水混合云对可见光的吸收和散射特性

根据Mie理论，分别计算了由纯水、纯冰和冰-水同心球形粒子构成的云层在可见光波段的单次散射特性. 根据辐射传输理论，利用叠加法数值计算了这三种不同构成的云层的反射函数，以及它们的平面反照率、透过率和吸收率. 结果表明，冰云和冰_水云的反射函数和平面反照率在大部分散射角下要略小于水云，而透过率却比水云的大. 通过具体的数值计算结果和理论分析，研究了水云的异常吸收现象. 关键词： 冰_水粒子 Mie理论 叠加法 光散射     

光在单轴晶体内表面上的反射

基于电磁波边界条件，从几何光学的角度，对单轴日 体内表面上光的反射规律进行了分析和讨论，给出了寻常光和非常光波法线和光线反射的公式，同时指出了上述结果与由费马原理导出的结果是一致的。     

调制法测量光速

介绍了调制法测量光速的基本原理和方法，并通过对光在空气中的传播速度的测定，增加对用周期光信号测光速方法的了解．     

光致电化学法提高垂直结构发光二极管出光效率的研究

研究了在垂直结构发光二极管(VLED)器件中, 光致电化学法(PEC)刻蚀N极性n-GaN的速率受不同刻蚀条件(刻蚀浓度、刻蚀时间和光照强度)的影响. 并选择N极性n-GaN表面含有较理想六角金字塔结构(侧壁角为31°)的样品制成器件, 研究PEC刻蚀对VLED的欧姆接触和光电性能的影响. 结果表明, 与未粗化样品相比, PEC刻蚀后的样品接触电阻率明显降低, 形成更好的欧姆接触; 其电学特性有较好的改善, 光输出功率有明显提高, 在20 mA电流下光输出功率增强了86.1%. 对不同金字塔侧壁角度的光提取效率用时域有限差分法(FDTD)模拟, 结果显示光提取效率在侧壁角度为20°– 40°有显著提高, 在23.6° (GaN-空气界面的全反射角)时达到最大.