2024治疗白癜风疾病最好的药是什么 https://wapjbk.39.net/yiyuanfengcai/tsyl_bjzkbdfyy/o4ba22w/每当我们睁开眼睛，光的世界就呈现在我们面前。光是什么，光的速度为什么那么快，光有能量吗，光为什么湮灭在我们的现实生活中，光到底是什么颜色的，我们夜晚看到的星空真的那么遥远吗，科学家们又是怎么知道其他星球上的大致成分的......等等问题萦绕在我们的脑海。
想在一篇文章中就能回答如此多的问题，那是不可能的，在这里只能对一些重点的问题进行一下普及性的回答，让我们共同来揭开光的世界一个小小的一角，来窥视我们所发现的光的世界。
一、什么是光
光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位，从激发态到达稳定态，电子就停止跃迁。否则电子会再次跃迁回之前的轨道，并且以波的形式释放能量。
二、光的特征
光同时具备以下四个重要特征：
1、在几何光学中，光以直线传播。笔直的“光柱”和太阳“光线”都说明了这一点。
2、在波动光学中，光以波的形式传播。光就像水面上的水波一样，不同波长的光呈现不同的颜色。
3、光速极快。在真空中为≈3×10m/s，在空气中的速度要慢些。在折射率更大的介质中，譬如在水中或玻璃中，传播速度还要慢些。
4、在量子光学中，光的能量是量子化的，构成光的量子（基本微粒），我们称其为“光量子”，简称光子，因此能引起胶片感光乳剂等物质的化学变化。
三、牛顿对光学的贡献
牛顿曾致力于颜色的现象和光的本性的研究。年，他用三棱镜研究日光，得出结论：白光是由不同颜色（即不同波长）的光混合而成的，不同波长的光有不同的折射率。在可见光中，红光波长最长，折射率最小；紫光波长最短，折射率最大。牛顿的这一重要发现成为光谱分析的基础，揭示了光色的秘密。牛顿还曾把一个磨得很精、曲率半径较大的凸透镜的凸面，压在一个十分光洁的平面玻璃上，在白光照射下可看到，中心的接触点是一个暗点，周围则是明暗相间的同心圆圈。后人把这一现象称为“牛顿环”。他创立了光的“微粒说”，从一个侧面反映了光的运动性质，但牛顿对光的“波动说”并不持反对态度。
年，牛顿著成《光学》，系统阐述他在光学方面的研究成果，其中他详述了光的粒子理论。他认为光是由非常微小的微粒组成的，而普通物质是由较粗微粒组成，并推测如果通过某种炼金术的转化“难道物质和光不能互相转变吗？物质不可能由进入其结构中的光粒子得到主要的动力（Activity）吗？牛顿还使用玻璃球制造了原始形式的摩擦静电发电机。
四、牛顿提出光的微粒说
从年到年，牛顿负责讲授光学。在此期间，他研究了光的折射，表明棱镜可以将白光发散为彩色光谱，而透镜和第二个棱镜可以将彩色光谱重组为白光。
他还通过分离出单色的光束，并将其照射到不同的物体上的实验，发现了色光不会改变自身的性质。牛顿还注意到，无论是反射、散射或发射，色光都会保持同样的颜色。因此，我们观察到的颜色是物体与特定有色光相合的结果，而不是物体产生颜色的结果。
从这项工作中，他得出了如下结论：任何折光式望远镜都会受到光散射成不同颜色的影响，并因此发明了反射式望远镜（现称作牛顿望远镜）来回避这个问题。他自己打磨镜片，使用牛顿环来检验镜片的光学品质，制造出了优于折光式望远镜的仪器，而这都主要归功于其大直径的镜片。年，他在皇家学会上展示了自己的反射式望远镜。皇家学会的兴趣鼓励了牛顿发表他关于色彩的笔记，这在后来扩大为《光学》（Opticks）一书。但当罗伯特·胡克批评了牛顿的某些观点后，牛顿对其很不满并退出了辩论会。两人自此以后成为了敌人，这一直持续到胡克去世。
牛顿认为光是由粒子或微粒组成的，并会因加速通过光密介质而折射，但他也不得不将它们与波联系起来，以解释光的衍射现象。而其后世的物理学家们则更加偏爱以纯粹的光波来解释衍射现象。现代的量子力学、光子以及波粒二象性的思想与牛顿对光的理解只有很小的相同点。
五、双缝干扰试验
在量子力学里，双缝实验（double-slitexperiment）是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。双缝实验是一种“双路径实验”。在这种更广义的实验里，微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径，从初始点抵达最终点。这两条路径的程差促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移，因此产生干涉现象。另一种常见的双路径实验是马赫-曾德尔干涉仪实验。
使用双缝实验与各种不同衍生的变版来检试单独粒子的物理行为，这方法已成为经典的思想实验，因为它能够清楚地探讨量子力学的核心谜题，它演示出对于实验结果的理论预测能力所不可避免的基础极限。
例如，稍微改变双缝实验的设计，在狭缝后面装置探测器，专门探测光子通过的是哪一条狭缝，则干涉图样会完全消失，不再能观察到干涉图样；替代显示出的是两个单缝图样的简单总和。这种反直觉而又容易制成的结果，使得物理学者感到非常困惑不解。帢斯拉夫·布鲁克纳（aslavBrukner）与安东·蔡林格精简地表示如下：
尚未特别加以处理的光束是由很多光子组成的，为了要进一步了解双缝实验的物理行为，物理学者好奇地问，假设光子是一个一个的通过狭缝，那么，会出现什么物理状况？年，为了解答这问题，杰弗里·泰勒爵士设计并且完成了一个很精致的双缝实验。这实验将入射光束的强度大大降低，在任何时间间隔内，平均最多只有一个光子被发射出来。经过很久时间，累积许多光子于摄影胶片后，他发现，仍旧会出现类似的干涉图样。很清楚地，这意味着，虽然每次只有一个光子通过狭缝，这光子可以同时通过两条狭缝，自己与自己互相干涉！类似地，电子、中子、原子、甚至分子，都可以表现出这种奇异的量子行为。
六、双缝实验变版
5.1单独粒子的干涉现象
不论是电子、中子或是任何其它量子尺寸的粒子，在双缝实验里，粒子抵达探测屏的位置的概率分布具有高度的决定性。量子力学可以精确地预测粒子抵达探测屏任意位置的概率密度，可是，量子力学无法预测，在什么时刻，在探测屏的什么位置，会有一个粒子抵达。这无可争议的结果，是经过多次重复地实验而得到的。这结果给予了科学家极大的困惑，因为无法预测粒子的抵达位置，这意味着没有任何缘由而发生的粒子的抵达事件。很多物理学者非常不愿意接受的这种事实。尽管量子力学可以正确地预测实验结果，量子力学不能解释为什么会发生这类现象，为什么粒子似乎可以同时通过两条狭缝？阿尔伯特·爱因斯坦认为，从这里可以推论量子力学并不完备，一个完备的理论必须对这些难题给出满意解释。尼尔斯·玻尔反驳，这正好显示出量子力学的优点，量子力学不会用不恰当的经典概念来解释这种量子现象，如果必要，量子力学可以寻找与应用新的概念来解释这些难题。
5.2探测路径信息
试想一个思想实验，假设装置探测器来观察光子到底是从那一条狭缝经过，因此能够获得路径信息（不论是否真正读取这路径信息），则干涉图样会消失。这种路径实验演示出粒子性与波动性的互补原理，光子可以表现出粒子性，也可以表现出波动性，但不能同时表现出粒子性与波动性。虽然这思想实验对于量子力学的基础理论极为重要，直到年代，没有出现任何可能的技术体现这思想实验的提议。实际而言，这类实验也无法简单地设置，因为旧式探测器会将光子吸收。但现今，已完成多个实验展示关于互补性的各各方面，例如量子擦除实验。
于年完成的一个实验发现了一个惊人的结果，假若只获得部分路径信息，则干涉图样不会完全消失。这实验显示，假若测量的动作不过度搅扰粒子的运动，则干涉图样也只会对应地被改变。在恩格勒-格林柏格对偶关系式，有对于这方面量子行为的详细数学论述。
5.3量子擦除实验
量子擦除实验与延迟选择实验是双缝实验更为进阶的变版，能够演示更多量子力学的特色。
量子擦除实验演示，借着擦除路径信息，可以恢复波动行为所产生的干涉图样。这实验有三个步骤：
1.照射粒子束于刻有两条狭缝的不透明板，然后确认在探测屏出现了干涉图样。
2.观察粒子通过的是哪条狭缝，在观察时，必须小心翼翼地不过度搅扰光子的运动，然后，证实显示于探测屏的干涉图样已被消毁。这步骤演示出，干涉图样是因为有可能获得路径信息而被消毁。
3.通过特别程序，可以将路径信息擦除，但也可重新得到干涉图样。
延迟选择实验演示，在粒子抵达探测屏之后，可以借着擦除或标记路径信息，恢复或摧毁干涉图样。这种时间差距关系，理论上甚至可以拉长至非常长久。假若标记路径信息，则粒子只通过了一条路径；假若擦除路径信息，则粒子同时通过了两条路径。这意味着，观察者的行为可以决定过去发生的事，而这一结论是与传统实在观相违背的。
小结：光对我们每一个人来说，再熟悉不过了，但是，它的秘密太多了，双缝实验让我们深思：一个光子，从被太阳发射出来的时间，到抵达观察者的视网膜，引起视网膜的反应的时间，在这两个时间之间，观察者完全不知道，发生了什么关于光子的事。或许这论点并不会很令人惊讶；可是，从双缝实验可以推论出一个很值得注意的结果；假若，用探测器来探测光子会经过两条狭缝中的那一条狭缝，则原本的干涉图样会消失不见；假若又将这探测器所测得路径信息摧毁，则干涉图样又会重现于探测屏，这引人思维的现象将双缝实验的程序与结果奥妙地连结在一起。
爱因斯坦设想了一个新的方案：想象一堆性质不稳定的火药，很有可能在一年内都不会爆炸。他写道：“原则上这很容易用量子力学的形式表示”，对于火药这一年内的情况，薛定谔方程的解释看上去合情合理，然而“一年以后情况完全变了，这时波函数ψ（薛定谔在年引入量子理论的波函数）描述的便是一种既还没爆炸又已经爆炸了的混合状态。”爱因斯坦在信中激动地表示，不仅仅是玻尔，所有物理学家都不应该接受这种无稽之谈，因为“现实中并不存在介于已爆炸和未爆炸之间的状态”。他坚信大自然必定会在两者间做出选择，因此物理学家也该如此。
收到爱因斯坦有关火药实验的信约十天后，薛定谔回复了他想到的新花样：他的盒子里放的不
是火药，而是一只猫。
薛定谔写道：“密闭的铁匣子里放着一个盖革计数器和少量的铀，因为量非常少，所以很可能一个小时内有一个原子衰变的概率和没有衰变的概率一样。当第一次衰变发生时，通过继电器，装置会释放锤子砸碎一瓶氢氰酸。另外残忍的是，还有一只猫被关在这个铁匣子里。”与爱因斯坦的例子一样，薛定谔假想预定的时间过后，根据量子力学的理论，“此时既可以说猫是活得，又可以说猫是死的。
后来，爱恩斯坦非常同意薛定谔的设想并在回信道：“你的猫实验说明我们的意见完全相同，既包含生又包含死的波函数ψ不能被用来描述现实的状况。”
两位伟大的科学家终于握手言和了。
