光、电、磁能统一吗?光能产生磁性吗?磁性能产生光吗?

电光与磁学的统一是目前物理学研究中的一个重要课题。也就是说,目前三者并没有统一成一个完整的体系。光本质上是电磁波,磁性不能产生光。

光是一种特殊的电磁波,当然是由磁场和电场的变化引起的。但你有没有想过,归根结底,电子空间位移引起的能量变化才是本质?光的电子跃迁也是由电流的剧烈变化和能量的释放引起的。

在研究光的本质的历史上,有五种代表性的理论。

(1)粒子的理论是在17年底提出的,代表人物是牛顿。牛顿根据光的线性传播、光的反射和折射、光的能量等特性,提出光是由大量具有完全弹性的球形粒子组成的,这些粒子在均匀介质中以极高的速度做线性运动。

(2)波动论的代表人物是惠更斯,与牛顿同时代的荷兰物理学家。根据光与机械波的相似特性,他提出光是一种以光源为振源的振动,光是在特殊弹性物质“以太”中传播的弹性机械波。但是,实验证明,这种“乙醚”物质并不存在。

从现代光学的观点来看,无论是粒子理论还是波动理论都不能揭示光的本质。在当时的实验条件下,他们只能解释一些光的现象,但也有一些无法解释的问题。

③电磁学理论的代表是麦克斯韦。19世纪后期,麦克斯韦根据理论上得到的电磁波速度与实际测量的光速相同,电磁波和光都可以在没有介质的真空中传播的理论,预言光是电磁波。赫兹实验后,证实电磁波确实存在,于是光的电磁理论诞生了。

通过一系列科学家的努力,光波的波长被测量出来,与各种电磁波一起形成了有序的电磁波谱。光作为一种电磁波,在电磁波谱中占据了它应有的位置。光的电磁理论把光的波动理论发展到了完美的程度,取得了巨大的进步,使人们对光的认识迈出了一大步。

(4)光子理论的代表是爱因斯坦。光子理论的主要观点是,光是由光子组成的,在空间传播的光不是连续的,而是分份的,每份称为一个光子,每个光子的能量为e = h ν。

(5)光的波粒二象性现在,科学家对光的本质的认识是:光具有波粒二象性,单个光子的行为表现出波动性;光子频率越高,能量越大,粒子性越明显,但这个粒子不同于宏观现象中的粒子;大量光子的作用表现为波动,频率越低波动越明显,但不同于机械波和电磁振荡产生的电磁波。