光是粒子抑或是波動??

光的本質－粒子說與波動說

微粒說

微粒說的思想來自古希臘的原子論者及畢達哥拉斯學派。他們有人把光看成是射入眼中的微粒，有人認為視覺是從眼睛射出一種射線接觸到物體而形成的。笛卡兒認為宇宙中充滿著微粒子，他認為發光體產生一種壓力，通過空中的物質(以太)傳播到被照射的物體上，傳統的看法把這種觀點稱為波動學說。但是他在解釋光的反射、折射等現象時，卻把光比喻成從球拍上發出的彈性小球，這是微粒說的觀點。笛卡兒是從粒子論的角度推導折射定律的。他把通過兩個媒質的光看做是飛躍的球，通過界面時就像球突破布時所受的阻力，不過突破之後，速度比以前加快。惠更斯和牛頓分別受到這二種觀點的影響，他們都是基於粒子論的自然觀，只是牛頓認為粒子本身是進行位置移動的，而惠更斯則認為粒子的作用是把傳來的振動又傳給其它粒子。

牛頓是在1675年12月《關於解釋光的本性的假設》的論文中提出“光是一群難以想像地細微而迅速運動的大小不同的粒子”，它們被發光體“一個一個地發射出來”。因此牛頓的微粒說也被稱為發射說。牛頓在《光學》中以這一概念為基礎對折射定律的解釋與笛卡兒用彈性小球對折射的解釋類似，二者都得出在光密介質中光速較大的結論。牛頓認為這些光粒子不是連續發射出來的粒子流，而是一種陣發式的簇射。這些陣發式的微粒在周圍的以太介質中激起一種振動，這種振動有時使光粒子被加速，有時使之減速，所以光粒子到達界質界面時有的粒子被反射，有的粒子被折射，折射的粒子由於受到密介質的引力作用而在較密介質中速度加快，因而偏向法線。

波動說

波動說的觀點是由意大利的格里馬迪首先提出來的。1655年他在研究穿過一個小孔的一束光線形成的影像時發現，這一束光在屏上形成的亮點比光走直線應有的亮點要大一些，這個現象就是我們現在所稱的繞射現象。他提出光可以繞過物體就像水波可以繞過障礙物一樣。1665年虎克提出光是一種快速的小振輻的振動，它以“球形脈衝”的形式向四面八方傳播。

荷蘭物理學家惠更斯是集波動說的大成者。他在1678年向法國科學院提交的論文中闡述了他的學說。他認為發光體每一部份都發出一個球面波，這些球面波同步向四周傳播，而由這許多小球面波的前端所連起來的線形成一個大的球面波就是光的波前，也就是我們現在所謂的惠更斯原理。他著眼於聲音和光傳播的相似性，他認為光是藉以太粒子為媒質來傳遞，是縱波。他根據勒瑪測光速的結果，從光速很大的角度推論以太粒子應該非常小而堅實、並且要具有極大的彈力。他在1690年《光學研究》一書中說：「 ........是非常硬的並且富於彈性的物質，例如把用鋼製作的幾個同樣大的球排成一列，當用大小一樣的球碰撞最前面的球時，運動一下子就會傳到最後一個球，並使這個球離開行列。可是，其它的球卻看不到任何運動。而且，碰撞過的球仍原封不動地保持著與其它球的接觸。這就表示出運動的傳播速度是非常大的」。 根據惠更斯的模型，光在較密介質中的速度小於在真空中的速度。

1801年楊(Young,1773-1829)將惠更斯的次波及疊加原理結合牛頓的色散理論和周期性概念，以光和音的類比，提出了干涉原理 (縱波)。1808年，法國科學家馬呂斯(Malus,E.L.,1775-1812)發現了光的偏振現象，偏振是橫波特有的現象，而那時主張光是波動的人都認為光是一種縱波，縱波是不可能有這種現象的，倒是牛頓的微粒說用極性可以來解釋偏振現象。楊氏經過多年的研究，在1817年提出光是橫波的觀點，糾正了自惠更斯以來把光看成和聲波一樣是縱波的傳統見解。楊的這一看法不僅使偏振現象得以合理的解釋，而且也給了菲涅耳很大的啟發。菲涅耳(Fresnel, 1788 -1827)是十九世紀波動光學集大成者，他從1815年開始研究光學問題，利用楊所提出光是橫波的思想，成功的解釋了光的繞射、干涉和偏振等現象。