在某些地方,你能看到波与波完美地叠加,一个波峰与另一个波峰相遇,在水面形成“大波峰”。在这些大波峰之间,有些地方的波是不同步的,波峰遇到了波谷,得到了不一样的效果。在这些地方,波相互抵消,水面几乎没有任何波动。
如果我们在池塘的边缘放一块屏幕,混合后的波会冲击它,大波峰和相互抵消的波会交替出现。从正面(而非从上往下)观察屏幕,波留下的图案是这样的:
这里,我们看到的是双缝衍射后波的干涉效果,它形成了高强度与低强度交替的图案,这种现象我们称为波的“叠加”。
托马斯·杨重复了这种叠加图案,只不过他使用的是光束而不是水。点亮一根蜡烛,让烛光穿过墙上的双缝,托马斯·杨最终在探测屏上得到了明暗交替的斑马条纹,类似于水波混合留下的图案。
如果像牛顿坚称的那样光是由粒子构成的,那么当它从两个狭缝射入、击打在另一侧的墙壁上时,应该会形成一团“糨糊”。而我们实际得到的斑马条纹只能用一种方法解释:光是某种形式的波。
牛顿的反驳是影子具有清晰的边界,这仍然有一定的影响力,但此时他已经死了,一些人敢于质疑他的学说。如果你非常仔细地观察影子的边界,的确会看到模糊的边缘:只是它们太小了,很容易被忽略。粒子理论解释不了这一点,但绕过物体的波可以解释。
携带这些波的物质,起初笛卡尔称之为实空,后来它有了更奇特的名字—“以太”。光的本质终于确定了。
笛卡尔的思想无疑是超前的,但直到有了实验证明他的思想才被接受。这是个有力的暗示,让你不要把笛卡尔放在马前面。我差一点要为那个笑话感到抱歉。(2)差一点。
世纪灾难
到20世纪初,再也没有人质疑光的构成了。托马斯·杨已经彻底解决了这个问题。然而,还有一些事情被忽略了,最值得注意的是光与热物体相互作用时发生了什么。要理解其中的奥秘,我们就不得不谈到软管。
想象一根软管,它的喷嘴连接在一个盒子的底部,当软管接通水的时候,盒子就会逐渐充满水。现在,假设我们在盖子上戳三个孔:一个小孔、一个中孔、一个大孔。同样,我们接通水,水还是会充满盒子,然后从顶部的孔里流出。很明显,最大的孔水流最多,而最小的孔只有很细的水流。这个装置没什么意义,只不过操作起来很简单。我们从盒子底部泵水,水从顶部的孔里流出。
物体变热时为什么会发光?上述实验是个很好的类比。物体变热时会吸收热能,吸满热能后,热能就以光的形式释放出来。
在这个类比中,软管中的水代表施加在物体上的热,而孔代表发射出来的不同类型的光:小孔代表红外线(能量太低,所以看不见),中孔代表可见光(从红色到紫色),大孔代表紫外线(能量太高,所以看不见)。
深色物体在这种热光转换中效率最高,因为它们吸收所有的热量。用物理学术语表示,理论上完美的吸热体被称为“黑体”(尽管它并不是字面上的黑色物体)。
整个过程可以用简单的瑞利-金斯定律来恰当地描述,这是个很好的近似解,尤其是在低温到中温范围。但当物体被加热到高温时,就会出现一些非常奇怪的事情。
从逻辑上讲,热物体发出的大部分光应该是紫外线,因为紫外线是能量最高的光(相当于盖子上最大的孔)。但实际上,物体发出的几乎所有光都是中等波长的。
热物体发出的光有一点点红外线和一点点紫外线,大部分是黄光或橙光,这可解释不通。就好比盒子里充满水,然后水几乎全从中孔喷出来,而不是从大孔喷出来。
事实上,相较于我们的三孔类比,真实情况甚至更令人困惑,因为真实的光并非只有三种类型,而是可以有它喜欢的任何能量。更准确的画面可能是这样的:想象一下,沿着盒子顶部切割出一条狭缝,却发现水只从狭缝中部涌出,而没有从边缘渗出。
哦豁,小伙伴们如果觉得倾城文选不错,记得收藏网址 或推荐给朋友哦~拜托啦 (>.<)
传送门: 量子和粒子物理学何以解释一切 量子和粒子物理学何以解释一切pdf 量子和粒子物理学何以解释一切在线阅读