光理论的发展

光理论的进展a介绍，古代光学理论的历史为了了解近代物理你需要了解光光一定是相对论的研究内容，因为光的传播速度3x108m/s。光是一种量子现象，经典力学认为光是一种波，但是光是一定有粒子性的。古代希腊人对光的概念主要有三种理论和人的视觉使这样工作的恩培多克勒认为光线从人眼中发射出来，然后光线反射回人眼，给人提供信息。留基伯认为光是由原子在短时间内发出的。亚里士多德认为光是一种形式，而不是物质。1.b公元1500年到公元1860年在中世纪，伊斯兰教的学者使光学的研究更加先进。那很明确光不再仅仅是一种物理现象作用于人的视觉，光本身是一种物理实体。17世纪后期，对光有两种不同的看法。光是由粒子组成的。这个观点是由牛顿在他的论文中提出的。他认为光是由大量的微小粒子组成的，光大体上表现得像波。光是一种波，这种观点最早由惠更斯提出。在一些方面，光解释了这种理论，尽管缺乏严谨的数学理论。从1700年到大约1860年，科学家们在辩论上述两种观点哪种是正确的。很多实验试图去解决这个争议。然而，大多数这些实验可以解释这些观点。结果主要如下：1704年：牛顿环，两个平面的干涉光和反射光和在一起。1704年：光射入棱镜，能射出不同颜色的光。1801年：M.Young最早做出双缝实验。在这个实验中要求光两个间隔十分小的狭缝。1818年：泊松斑，假如光是一种波的话，它经过圆形的障碍物会发生衍射，那么在它的中心会有阴影。泊松坚信光是一种粒子。1849年：测量光在空气中的传播速度，由H.Fizeau最早测量。1850年：测量光在水中的传播速度，并且与光在空气中的传播速度进行比较。结果显示光在水中的传播速度慢。c麦克斯韦的电磁理论在十九世纪中期，法拉第做的很多实验将电学和磁学联系在一起。他相信电学和磁学两者有亲密的联系。他也相信这些与光也是相联系的。他的实验表明，偏正光穿过介质（石英）会被很强的磁场改变传播方向（现在叫法拉第旋转），他相信是在正确的轨道上。在十九世纪60年代，另一个英国科学家麦克斯韦继承了法拉第的研究。麦克斯韦是一个有经验的理论学家，他能把数学理论应用到各种现代物理理论中。麦克斯韦的电磁理论很快的成为一种主要的先进知识。他正式的把电现象和磁现象统一为一个新现象，电磁波。在数学上规定电磁波的传播速度约为3X106m/s，接近光速。他猜测电磁波的实体就像光一样。他的观点在20年后被盒子用实验证实。麦克斯韦的理论不仅统一了光现象和磁现象，也统一了光现象。后来被理解为其他现象，电磁波、X射线、伽马射线等，这些全部都是电磁波。麦克斯韦的工作被人称赞为一个成功的经得住时间考验的工作。他的理论在以后的150年里没有被修改。他的理论也建立了相对论的萌芽。尽管后来大量的光学理论被告，但麦克斯韦方程始终是有效的。a讨论麦克斯韦的电磁波理论麦克斯韦理论的核心就是麦克斯韦方程。我们将不会在数学上阐明，但是我们会简单的用文字描述。这些方程式在麦克斯韦之前就已经被提出，但是麦克斯韦把这些方程式整合到一个单一的理论中。我们将关注其最后两个方程式。高斯定理:这个方程基本上告诉我们怎么样在一个静电荷区域发现电场（电荷产生电场）没有磁单极子：这个和之前的相同，只不过是用在磁场中。但它们之间没有关系。（没有点磁场，没有磁荷）法拉第定理:法拉第之前的工作发现一次改变磁场能创造一个电场。（电磁感应，你并不一定要一个点电荷去创造一个电场）安培定律:这个方程有两个部分。第一部分就是高斯定理，电流（移动的电荷）能产生磁场。麦克斯韦补充:基于对称性，另一个术语说明一个改变的电场能创造一个磁场。（就像法拉第定律）这个重大的发现，麦克斯韦组合最后两个方程式，当时么有来源（当时没有电荷和电流）。改变电场f改变磁场f改变电场f改变磁场f改变电场f改变磁场f改变电场f……这个过程是没有终点的。这个数学关系在法拉第定理和安培定理中被提出，这组成了波环境。麦克斯韦认为把这个实体叫做电磁波。组成了数学方程式，它仅仅只能确定电磁波的传播速度。结果是电磁波的传播速度接近光速。麦克斯韦假设光的实体就是电磁波。这是一个振荡的电场和磁场——电磁场。尽管这个发现不能直接实验。这个美丽的想法使其在科学界迅速发展。HeinrichHertz花费二十年做实验去证实。你可以去证实电磁波用一个电池、一根电线、一个AM收音机。把这三样器件串联起来。当收音机打到低频率时，割断电线的一端接到另一个端点。当接触时电场快速地改变了，并且发出EM波。这种波能被AM收音机接收到。现在不但光是一种电磁波，而且微波、无线电、紫外线、X射线和伽马射线都是电磁波。为了知道为什么使它们不同，还需要不断尝试。b简单介绍横波让我们来研究简谐波的特征。例如一个波在数学上能用正弦函数和与弦函数表示。y（x,t）二Asin2n（x/入+ft）。一个波的基本特性：振幅：A波长：入频率：f•周期：T=1/f波速：v=f入，对光来说我们用c来表示，因此c=f入C了解EM波的特性在这个理论中波的传播速度已经给出。所有的电磁波的传播速度都等于光速。我们不在这里讨论为什么电磁波的传播速度等于光速。偏振光被视为电场有方向性的振荡组成的EM波。这是对光的另一种解释，我要了解一点。光的偏振是光的属性在光量子实验中。我们要探究的是线性偏振光。这种光就是电场在一条简单直线上的振动。有很多种方法可以创造这种偏振光，但是我们用现代的可信的方法去创造这样的偏正光。2.d偏振光线性偏振光只允许光向一个方向振动。当你用两条或三条偏正光时，它的主要性能就能被你发现。马吕斯定律：我们需要一个数学关系去解释偏正光怎样穿过偏振片。拿一个偏振片创造线性偏振光。将另一块偏振片放在它的前面，其发射轴与入射光的偏振方向成一个角度e。我们知道假如e=0度所有的光线都能从第一个偏振片出来射到第二个偏振片上。我们知道假如e=90度所有的光线都射不出来。我们得出一个关系关于多少光线会射出和e之间的关系，电场会朝两个垂直方向振动。然后，将通过第二个偏振片。简单三角函数告诉我们通过偏振片电场的大小等于Ecose，E为原偏正光的振幅。因此光的强度就是光具有的能量，与振幅的平方成比例。偏正光经过偏振片散发的光的强度。I=I0cos2e以上就是我们对麦克斯韦电磁理论的讨论。a问题：光电效应b解决：爱因斯坦