民众大舞台——风俗世情

2. 光的波动说

　　与光的微粒说相对立的是光的波动说。首先明确这一理论的是意大利科学家格里马第。他将光看做一种波浪式流动的东西。

　　英国科学家胡克也主张光的波动说， 他的观点写在他的《显微说》一书中。他认为， 光是一种振动， 是发光体的振动在媒质中引起一系列的球形脉冲的扩散。1678 年， 荷兰物理学家惠更斯建立了光的波动说。

　　当我们观察水波时， 可以看到水面上下振动传播着波。

　　水波传播时， 水本身并未被运走， 这与微粒说是不同的。微粒说认为， 光信息装载在光微粒( 物质微粒) 上行进。波动说则认为， 光信息的传播是光引起的效应的传播， 并不伴随物质的输送。

　　波是如何传播的呢？ 惠更斯提出了著名的“惠更斯原理”。简单地说， 这一原理可以表述如下： 波阵面上的每一点都可以看做是一个新的波源。这就是说， 波阵面上的每一个点都可以当做是一个子波源， 这些子波是一个个球面波，它们在相同的时间内， 以相同的速度行进， 因此与所有子波相切的新波阵面就产生了。

　　一般来说， 从平面波传播的波阵面是平面， 从球面波传播的波阵面是球面。在惠更斯看来， 光线只是从光源传来的波的方向线。

　　利用波动说可以满意地解释光的反射和折射。例如， 各种色光在媒质界面上传播会发生折射， 根据折射程度可以计算出， 红光波长最长， 它的偏折最小； 而紫光波长最短， 它的偏折最大。又如， 对于两束光交叉， 利用波动说解释， 交叉通过的光束不会彼此发生干扰。

　　惠更斯的波动说虽然取得了一些成功， 但是它的缺陷也是明显的。例如， 光线是沿直线传播的， 如果光像声一样是波动的， 光应该可以绕过障碍物而传播， 但这与光的直线传播相矛盾。另外， 光可以在真空中传播， 真空中的光媒质是什么呢？ 惠更斯把“以太”引入波动说。所谓“以太”， 这是一种连续的没有质量的弹性介质， 它充满“空虚的”空间， 并充当光的媒质。它有些像中国古代的“元气”。但对“以太”的测定是不可能的， 就像测光速一样的困难。

　　对于光速在不同媒质中的传播速度变化， 波动说与微粒说的预言正相反。因此， 判定哪个学说是正确的， 测量光速就成为一种判决。

　　19 世纪中叶， 法国物理学家傅科测得光在水中的传播速度比在空气中的速度要小。这对微粒说是决定性的打击。人们似乎可以说波动说取得了胜利。