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縫實驗

然而，如果把光看成是一種微粒，就會發生許多微粒交叉撞擊到一起相互碰撞彈開的事情。但是，當你把幾束光交叉照射後會發現，它們會毫無妨礙地彼此穿過對方，然而相互穿過對方的事情只有波才可以做到。另外，如果把光看成是微粒，也無法解釋光的折射現象，但是如果把光看成是波，卻很容易解釋折射現象（見圖1…6折射現象）。

圖1…6吸管在水杯中的折射現象

那麼，光到底是什麼？下面，按照對光進行研究的歷史順序作出描述。

二、雙縫實驗

1807年，托馬斯·楊（1773…1829）在他出版的《自然哲學講義》中，第一次描述了雙縫實驗。如圖1…7所示，他把一支蠟燭放在一面張開一條狹縫的擋板前面，這樣就形成了一個點光源（從一個點發出的光源）。然後，他在第一張擋板後面放上開出兩條平行狹縫的第二塊擋板。這樣，從小孔中射出來的燭光在穿過兩條狹縫後就投射到了後面的螢幕上，由此就形成了明、暗交替出現的干涉條紋。因為只有〃波〃（如水波）才會出現這樣的干涉條紋，所以這個既簡單又巧妙的實驗無可辯駁地證明：光是一種波。這就是著名的雙縫實驗。↑米↑花↑書↑庫↑&nbsp；www。7mihua。com

圖1…7雙縫實驗

三、邁克耳孫—莫雷實驗

按照一百多年前人們的認識，如果光是波，那麼傳播光波的介質就一定是〃以太〃。為了觀測以太是否存在，1887年邁克耳孫與莫雷合作，在美國進行了所謂邁克耳孫—莫雷實驗（見圖1…8）。實驗原理如下：

就像你在無風日子騎腳踏車會感受到迎面吹來的〃迎面風〃一樣，如果宇宙空間中存在以太，那麼假設以太是以靜止的方式平均分佈的話，那麼地球以每秒30公里的速度圍繞太陽運動，地球就一定會遇到以每秒30公里速度迎面吹來的〃以太風〃。

就像你在賓士著的敞篷汽車中去測量汽車上的風扇吹出來的風速時，〃汽車的迎面風〃一定會對風扇吹出來的〃風扇風〃的速度產生影響一樣，在地球穿越宇宙空間時遇到的〃迎面吹來的以太風〃，就一定會對在地球上以不同方向發出的〃地球上的以太風〃的速度產生影響，因此如果你在地球上相對於地球迎面吹來的以太風的側向、迎向、背離方向去測量地球上發出的以太風時（即測量地球上的光波的速度），那麼你所測量到的光速應該是不同的。

下面，以通俗易懂的方式說明〃邁克耳孫—莫雷實驗〃原理。

想象一下，有A、B兩條速度一模一樣的船在一條寬為1千米的河流上在同一地點同時出發航行。A船的任務是順流而下1千米，然後再逆流返回原地。B船的任務是橫渡1千米的河流，然後再橫渡回來。因為順流、逆流與兩次側向水流對船體的綜合阻力影響會有微小差別，所以得到的實驗結果是：假設A船用了30分鐘完成了任務，那麼B船就用了29分鐘。因為地球相對於靜止的以太運動產生的〃以太風〃，就如同是穿行在流動著的〃以太河流中〃一樣，因此如果存在以太，那麼在地球上的不同方向上去測量地球上的光波速度就如同測量A、B兩條船向不同方向的航行一樣，光速應該存在些許差異。

然而，邁克耳孫—莫雷實驗卻證明：無論你是側向或順逆方向去測量光速，所測得的光的速度都一模一樣。在邁克耳孫—莫雷實驗之後，科學界又經過多次不同方式的檢測，最終得出了確定的驚人結論：宇宙中並不存在一個承載光波介質的〃以太〃。

光波不是以太的波動又是什麼的波動呢？

第11節：黑體輻射

四、黑體輻射

按照1900年以前人們的認識，光是一種波。然而，按照這一認識就無法解釋在熱力學中出現的黑體輻射現象。那麼什麼是黑體輻射？為了說明黑體輻射，下面先作幾點說明。

（一）光波的頻率與能量

頻率是一個物體在單位時間內振動的次數。例如，如果一個籃球一秒鐘彈跳一次就被稱為1赫茲，你每秒鐘可以打出3個字，就是3赫茲。在波的現象中，一秒鐘波在一個點處振動的次數就被稱為這個波的赫茲數。

例如，當你用了比較小的力量去抖動繩子，這時繩子在一秒鐘內只會振盪出一個繩波，這時就稱其頻率為1赫茲。由於其能量很低，因此這個繩波的振幅會較高，波長較長。假設你用力抖動，繩子就會在一秒內出現三個繩波（見圖1…9），這時就稱其頻率為3赫