光的波粒二象性 经典物理中的光：波动说与微粒说的长期对立 在19世纪以前，人们对光的本质认识主要分为两派。一派是以牛顿为代表的“微粒说”，认为光是由高速运动的微小粒子流组成，这能很好地解释光的直线传播和反射。另一派是以惠更斯为代表的“波动说”，认为光是一种在“以太”中传播的波，这能解释光的干涉、衍射等现象。由于牛顿的权威和波动说在数学描述上的不完善，微粒说长期占据上风。 波动说的决定性胜利 进入19世纪，托马斯·杨的双缝干涉实验和菲涅尔对衍射的精确数学描述，为波动说提供了坚实证据。随后，麦克斯韦建立起电磁理论，预言光是一种电磁波，并计算出了光速。赫兹的实验证实了电磁波的存在，其特性与光波完全一致。至此，光的电磁波理论取得辉煌胜利，波动说似乎彻底击败了微粒说。 新实验带来的严重挑战 到了19世纪末20世纪初，一系列新发现冲击了纯粹的波动图景。你已了解的 光电效应 和 黑体辐射 实验现象，无法用经典的波动理论进行解释。爱因斯坦基于普朗克的量子假说提出“光量子”（后称光子）概念，成功解释了光电效应，表明光在能量交换时表现出粒子性。这迫使物理学家重新思考光的本质。 “二象性”概念的正式提出与发展 1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为电子等实物粒子也具有波动性。这启发了人们用更对称的观点看待光与物质。最终，物理学家们认识到，光既不是经典的波，也不是经典的粒子。它在传播过程中（如干涉、衍射）表现出 波动性 ，具有频率和波长；在与物质发生能量、动量交换时（如光电效应、康普顿散射）则表现出 粒子性 ，具有能量和动量。这两种性质通过普朗克常数 \( E = h\nu \) 和 \( p = h/\lambda \) 联系在一起，缺一不可。这就是“波粒二象性”。 量子力学的核心概念与哲学影响 波粒二象性成为量子力学的基石之一。它表明，微观客体的行为不能再用日常的宏观经验来类比。描述光的完整理论是量子电动力学，其中光子的行为用概率幅（波函数）来描述，其模平方给出探测到光子的概率，从而统一了波动与粒子的图像。这一概念彻底改变了人类对自然本质的理解，即互补性原理：波动性和粒子性是同一实在的两个互补侧面，它们不会在同一实验中同时完全显现，但都是描述光所必需的。