2.牛顿根据光的直线传播性质,提出光是微粒流的理论.牛顿在1704年出版的《光学》一书中,根据光的直线传播性质,提出了光是微粒流的理论.他认为光的直线传播是由于这些微粒从光源飞出来,在真空或均匀物质内由于惯性而作匀速直线运动.他说:“光线是否是发光物质发射出来的很小的物体?因为这样一些物体能够直线穿过均匀媒质而不弯曲到影子区域里去,这正是光线的本性。”
3.牛顿在解释光的折射定律、衍射、干涉等现象的过程中进一步发展和完善了光的微粒说.牛顿在分析折射定律时,坚持微粒说的观点,认为光在光密媒质中的速度大于光疏媒质中的速度(实际上这是一种错误观点),但这在当时无法用实验加以检验的.牛顿解释光的衍射现象时认为,当光粒子通过障碍的边缘时,由于两者之间有引力作用,使光束进入了几何阴影区.这种解释在当时曾被多数人所接受.牛顿在解释光的干涉现象时,认为当光投射到一个物体上的时候,可能激起物体中以太粒子的振动,就好像投入水中的石块在水面上激起波纹一样.他甚至设想可能正是由于这种波依次地赶过光线而引起干涉现象.在解释薄膜干涉时,牛顿已接触到光的周期性概念.从以上可看出,牛顿对光的本性的看法基本上是倾向于微粒说的观点,但其中也包含一些波动性的观点.而牛顿当时的支持和崇拜者们却把牛顿推举为微粒说的代表.
三、光的波动说与微粒说的斗争中,微粒说取得初步胜利,占统治地位.
当光的波动说和微粒说初步形成后,这两种对立的观点进行了激烈地争论和斗争.以惠更斯等为代表的光的波动说和以牛顿为代表的光的微粒说各持己见.它们都能解释一些光学现象.但也各有一些局限性,限于当时的条件有时也难以明确判断其正误.如按照微粒说,可推导出光的折射定律为 sini/sinr=v2/v1
式中i 为入射角、r 为折射角、n 为折射率.v1 和v2 分别为第一种媒质与第二种媒质中的光速.由疏媒质进入光密媒质时v2>v1,即光疏媒质中的光速v1 小于光密媒质中的光速v2.而按波动说,惠更斯推导出
sini/sinr=v1/v2 则v2 由于当时在实验技术上还没有办法精确测定媒质中的光速,因此对上述彼此对立的两种观念谁是谁非还无法判断.在两种学说的争论中,由于牛顿当时的显赫声望与权威,而且光的微粒说也成功地解释了光的直线传播特性、光的反射和折射等现象再加上微粒说与当时关于物质结构的原子说不相矛盾,所以十七世纪的多数物理学家都赞同光的微粒说,这样一直持续到十八世纪末,致使微粒说在光的本性的争论中在十九世纪以前一直占统治地位,也为人们认识光的本性提供了重要的依据,使光的波动说几乎消声匿迹.只有极少数的物理学家捍卫并发展“以太”的波动理论.他们中有瑞士的欧拉(1707—1783)、伯努利(1700—1782)和俄罗斯的罗蒙诺索夫(1711—1765)等.微粒说尽管在光的本性争论 中占上风,但牛顿严谨的治学态度,使他始终认为虽然做过许多光学实验,但始终做得还很不充分,对光的本质只能提出一些问题,还停留在假设阶段,牛顿希望“留给那些认为值得努力去把这个假说应用于解释各种现象的人们去思考”. 四、光的波动说的复兴 在十八世纪由于光的微粒说占统治地位,使光的波动理论实际上没有什么进展.十九世纪初由于一大批物理学家的共同努力,使光的波动学说再度复兴,并取得了极大的成功. 1.托马斯?杨的开创性研究工作 英国年轻的学者托马斯?杨(1773—1829)面对以声望显赫的牛顿为代表的微粒说认为,尽管他也仰慕牛顿的大名,但并不因为此非得认为牛顿是万无一失的,他也会弄错,而且由于他的权威也许有时甚至阻碍了科学的进步.更何况牛顿在他的《光学》著作中,已提出过对光的本性可以进一步探究.虽然周围的环境对托马斯?杨的波动理论的研究工作起了压抑的影响,但他还是坚持探索.他通过仔细地观察在两组水波交迭处发生的现象:“一组波的波峰与另一组波的波峰相重合,将形成一组波峰更高的波.如果一波的波峰与另一组波的波谷相重合,那么波峰恰好填满波谷”由此他提出的著名的“干涉原理”也称“波的迭加原理”, 并在光学中首次引入了“干涉”的概念.他所表述的干涉原理是:“两个在方向上或者完全一致、或者很接近的不同光源的波动,它们的联合效应是每一种光的运动的合成”两束光在交叠处由于运动的合成会产生光强度的重新分配,形成明暗相间的干涉涤纹.同时他指出了产生干涉现象的条件.他首次完成了著名的双缝干涉实验和其他一些干涉实验,总结出:为了显示光的干涉,先必须使从同一光源出来的光分成两束,经由不同的途径,然后重新迭合在一起,即可观察到干涉现象.杨氏第一次成功地测定了光的波长.但杨氏的发现没有受到科学界的重视,反而引来了一些粗暴的攻击.从这里可看出,光的微粒说在当时不可动摇的地位.直到二十年之后,法国物理学家菲涅耳在法国独立地研究了光的理论,并特别称赞杨的工作之后,杨才恢复早斯的光学研究.托马斯?杨的工作是一种开创性工作,它从根本上证明了波动理论的正确性,为波动说的复兴奠定了基础. 2.菲涅耳的杰出的实验研究与理论研究成果使光的波动说再度复兴.菲涅耳的光学研究中,他首先观察了从点光源发射出的光束在遇到细线阻挡时出现的条纹,如果将通过细线一边的光在它到达屏之前把它拦住时,影内的条纹就失去了.菲涅耳认为条纹的出现同细线两边光的迭加有关.而当时许多物理学家却认为这种现象并不是由于光波的迭加,因为微粒说早就提出对衍射的解释.菲涅耳从理论研究中发现了著名的惠更斯——菲涅耳原理:“在任何一点的光波振动可以看作是在同一时刻传播到那一点上的光的元振动的总和,这些振动来自所考察的波的以前位

