2021年1月22日起,本系列文章每天將提供給科譜愛好者2種國內外科學暫時無法解釋的現象。大家知道,當古人遇到科學暫時無法解釋的現象時,常用鬼神搪塞;今人多將未解之謎推委給外星人。不過,誰要想破解這些科學未解之謎,就不要捏造鬼神和外星人,倘有真正破解者,也許會留名於國內外科學發展史中。
光的波粒二重性一直讓許多人感到不可理解。因為人們習慣於生活在宏觀環境中,對許多微觀世界裡的事情感到不可理解。而且習慣於判斷某個東西是什麼,不是什麼;不習慣於某個東西同時是什麼、又是什麼、尤其是同時歸屬的這兩種東西又相互矛盾。
① 光的粒子性可以用光電效應實驗來證明。將光束投射到光電管的陰極K(電子發射極)上,只要光的頻率達到某個數值以上,總會有電子從陰極發射出來併為陽極A接收。但是如果光的頻率沒有達到特定數值,光再強,光照度再增加,也就是功率再大,也沒有電子被從陰極打了出來,光照度的增加只相當於你撓癢癢撓得快了點。這種現象可以用光的粒子性解釋得通,因為單個光子的能量等於其頻率乘以普朗克常數,只有從光子獲得足夠強的能量,陰極的電子才能夠脫離陰極原子的束縛,或者說才能被打出來。不是說好的光有波粒二重性嗎?在這種場合,波的性質怎麼一點也體現不出來,跑得無影無蹤了呢?
② 光的波動性可以用光的衍射實驗來證明。下圖是我們在河邊、湖面經常可以看到的一種現象,當水面的波動闖過帶有單個狹縫的擋板時,水並沒有過去,但是在擋板的另一側卻出現了一個個半圓狀的漣漪擴散開去;如果再穿過帶有兩個狹縫的擋板,水仍然沒有過去,只是穿過兩個狹縫的兩組漣漪則會相互干涉,形成干涉條紋。同樣的現象,也出現在光穿過小孔時的成像中,由此證明光!也是一種波。那麼,與前面類似的問題又來了,衍射和干涉現象可以證明光的波動性,但是說好的光具有波粒兩重性中的粒子性跑哪裡去了?如果真有光粒子存在,照理說小孔也擋不住它們呀!