民眾大舞台——風俗世情

2. 光的波動說

　　與光的微粒說相對立的是光的波動說。首先明確這一理論的是意大利科學家格裏馬第。他將光看做一種波浪式流動的東西。

　　英國科學家胡克也主張光的波動說， 他的觀點寫在他的《顯微說》一書中。他認為， 光是一種振動， 是發光體的振動在媒質中引起一係列的球形脈衝的擴散。1678 年， 荷蘭物理學家惠更斯建立了光的波動說。

　　當我們觀察水波時， 可以看到水麵上下振動傳播著波。

　　水波傳播時， 水本身並未被運走， 這與微粒說是不同的。微粒說認為， 光信息裝載在光微粒( 物質微粒) 上行進。波動說則認為， 光信息的傳播是光引起的效應的傳播， 並不伴隨物質的輸送。

　　波是如何傳播的呢？ 惠更斯提出了著名的“惠更斯原理”。簡單地說， 這一原理可以表述如下： 波陣麵上的每一點都可以看做是一個新的波源。這就是說， 波陣麵上的每一個點都可以當做是一個子波源， 這些子波是一個個球麵波，它們在相同的時間內， 以相同的速度行進， 因此與所有子波相切的新波陣麵就產生了。

　　一般來說， 從平麵波傳播的波陣麵是平麵， 從球麵波傳播的波陣麵是球麵。在惠更斯看來， 光線隻是從光源傳來的波的方向線。

　　利用波動說可以滿意地解釋光的反射和折射。例如， 各種色光在媒質界麵上傳播會發生折射， 根據折射程度可以計算出， 紅光波長最長， 它的偏折最小； 而紫光波長最短， 它的偏折最大。又如， 對於兩束光交叉， 利用波動說解釋， 交叉通過的光束不會彼此發生幹擾。

　　惠更斯的波動說雖然取得了一些成功， 但是它的缺陷也是明顯的。例如， 光線是沿直線傳播的， 如果光像聲一樣是波動的， 光應該可以繞過障礙物而傳播， 但這與光的直線傳播相矛盾。另外， 光可以在真空中傳播， 真空中的光媒質是什麽呢？ 惠更斯把“以太”引入波動說。所謂“以太”， 這是一種連續的沒有質量的彈性介質， 它充滿“空虛的”空間， 並充當光的媒質。它有些像中國古代的“元氣”。但對“以太”的測定是不可能的， 就像測光速一樣的困難。

　　對於光速在不同媒質中的傳播速度變化， 波動說與微粒說的預言正相反。因此， 判定哪個學說是正確的， 測量光速就成為一種判決。

　　19 世紀中葉， 法國物理學家傅科測得光在水中的傳播速度比在空氣中的速度要小。這對微粒說是決定性的打擊。人們似乎可以說波動說取得了勝利。