关于光的本质,在化学发展史上曾有过“粒子论”与“波动论”的激烈争论。 以牛顿为代表的“粒子论”认为光是粒子; 而以惠更斯为代表的“波动论”则认为光是一种波。
在托马斯·杨于1801年完成“光的双缝干涉”实验,挽救光的“波说”理论的困境之前,“粒子说”理论略占上风。 这一方面得益于其代表人物牛顿不可动摇的“物理学权威”地位,同时也应该清醒地认识到“粒子论”相关理论对光现象的“完美”解释也促进了人们对“粒子理论”的接受是一个很重要的诱因。
对于光的折射现象,可以描述为:光在折射率为n1的介质1中沿直线传播,以入射角i1撞击与介质2的界面,通过界面进入折射率为n1的介质2 n2 之后,仍然沿直线传播,只是传播方向发生了偏转。 折射角为 i2。
关于“光在介质1或介质2中沿直线传播”的现象,“粒子论”的相关理论给出了如下解释:把光看成一个粒子,当光作为粒子在均匀介质中传播时光折射的例子和现象,由于均匀介质中的粒子是均匀分布的,所以介质粒子对轻粒子所施加的引力会平衡,而受力平衡的轻粒子实际上应该是在均匀介质中以匀速直线运动中等的。
对于“光通过介质1和介质2的界面时方向发生偏转”这一现象光折射的例子和现象,“粒子论”的相关理论给出了如下解释:当光粒子在两种介质的界面附近运动时,虽然两种介质的粒子分布均匀,但比较两种介质的粒子分布,光密介质的粒子分布比光疏介质的粒子分布更密,因此光学粒子在界面处两个媒体。 在附近遇到的介质粒子所施加的引力沿平行于介质界面的方向是平衡的,而沿垂直于介质界面的方向是不平衡的,指向光致密介质。
由于轻粒子遇到介质粒子所施加的引力沿平行于介质界面的方向是平衡的,所以v1和v2沿平行于介质界面的方向的分数速度应该相等; 因为光粒子受到入射介质粒子施加的引力沿垂直于介质界面的方向不平衡并指向光致密介质,所以v2沿垂直于介质界面方向的分量速度应该减小.
正是因为“粒子学说”对光的折射做出了“完美”的解释,才不得不让人们对“粒子学说”的相关理论信服。 但需要强调的是,根据上述“粒子论”理论对光的折射现象的解释,光在光疏介质中的传播速度应小于在光密介质中的传播速度,即即,v1<v2
只有当人类准确地检测到光速后,才会意识到上式给出的光速关系是错误的,光在光疏介质中的传播实际上应该比光密介质中的传播速度快中等的。 只不过这已经是“粒子论”的代表人物牛顿去世大约一个世纪后的事了。
光的折射现象的一个例子| “粒子论”与光的折射现象