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惠更斯说:“耍赖是不行的。”
牛顿说:“那你说说为什么?会有环,而不是连续的?就是因为有波?”
惠更斯说:“球形波面上的每一点都是一个次级球面波的子波源,子波的波速与频率等于初级波的波速和频率,此后每一时刻的子波波面的包络就是该时刻总的波动的波面。”
牛顿说:“有点意思,然后呢?”
惠更斯说:“介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的”
牛顿说:“那也不见得会有环,这个环十分清晰,你说的各处波动的波动源头,不能分离的如此清晰。”
惠更斯对牛顿说:“光的直线传播、反射、折射等都能以此来进行较好的解释。此外,惠更斯原理还可解释晶体的双折射现象。”
牛顿说:“但用它不能解释衍射现象,而且还会导致有倒退波的存在,而这显然是不存在的。”
惠更斯说:“次波假设不涉及波的时空周期特性——波长,振幅和位相,虽然能说明波在障碍物后面拐弯偏离直线传播的现象。”
牛顿说:“衍射是始终无法正常解释。有明暗相间的条纹出现,表明各点的振幅大小不等,你能说清这是为什么?”
惠更斯说:“你也说不清,粒子也不可能形成牛顿环。需要能够定量计算光所到达的空间范围内任何一点的振幅,才能更精确地解释衍射现象。”
后来,菲涅耳在惠更斯原理的基础上,补充了描述次波的基本特征——相位和振幅的定量表示式,并增加了“次波相干叠加”的原理,从而发展成为惠更斯—菲涅耳原理。这个原理的内容表述如下:
面积元dS所发出的各次波的振幅和相位满足下面四个假设:
(1)在波动理论中,波面是一个等相位面。因而可以认为dS面上各点所发出的所有次波都有相同的初位相(可令其为零)。
(2)次波在P点处所引起的振动的振幅与r成反比。这相当于表明次波是球面波。
(3)从面元dS所发次波在P处的振幅正比于dS的面积,且与倾角θ有关,其中θ为dS的法线N与dS到P点的连线r之间的夹角,即从dS发出的次波到达P点时的振幅随θ的增大而减小(倾斜因数)。
(4)次波在P点处的位相,由光程nr决定。
两个人闹矛盾后,牛顿和惠更斯直接的学术很多都是矛盾的。
光是什么样的东西组成的,牛顿和惠更斯的看法就不一样。
牛顿认为光是颗粒一样的东西组成的,叫光子。而惠更斯认为光像水一样是一种波,无法分成正常的粒子。
两者直接弄得不可开交,但是几百年后,这却成为了人类争论的最大焦点。
因为双方说得都有道理,光子既是粒子,又是波,光有波粒二象性。
通过做实验,光有正常机械波的干射和衍射现象,但是光子也有粒子性。
这已经不是牛顿和惠更斯意气争论的小事了,这是一个物理学与哲学的一件重大事件。
而且由此引发了一连串重要的物理革命,到今天依旧在进行着。
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