物理光學輔導：楊氏干涉實驗

　　光學中研究光的本性以及光在媒質中傳播時各種性質的學科。物理光學過去也稱“波動光學”，從光是一種波動出發，能說明光的干涉、衍射和偏振等現象。而在赫茲用實驗證實了麥克斯韋關于光是電磁波的假說以后，物理光學也能在這個基礎上解釋光在傳播過程中與物質發生相互作用時的部分現象，如吸收，散射和色散等，而且獲得一定成功。但光的電磁理論不能解釋光和物質相互作用的另一些現象，如光電效應、康普頓效應及各種原子和分子發射的特征光譜的規律等；在這些現象中，光表現出它的粒子性。本世紀以來，這方面的研究形成了物理光學的另一部門“量子光學”。

　　【楊氏干涉實驗】楊格于1801年設法穩定兩光源之相位差，首次做出可見光之干涉實驗，并由此求出可見光波之波長。其方法是，使太陽光通過一擋板上之小孔使成單一光源，再使此單一光源射到另一擋板上，此板上有兩相隔很近的小孔，且各與單光源等距離，則此兩同相位之兩光源在屏幕上形成干涉條紋。因為通過第二擋板上兩小孔之光因來自同一光源，故其波長相等，并且維持一定的相位關系（一般均維持同相），因而能在屏幕上形成固定不變的干涉條紋。若X為屏幕上某一明（或暗）條紋與中心點O的距離，D為雙孔所在面與屏幕之間的距離，2a為兩針孔S1，S2間之距離（通常小于1毫米），λ為S光源及副光源S1、S2所發出的光之波長。

　　兩光源發出的兩列光源必然在空間相迭加，在傳播中兩波各有各的波峰和波谷。當兩列波的波峰和波峰或波谷和波谷相重疊之點必為亮點。這些亮點至S1與S2的光程差必為波長λ的整數倍。在兩列波的波峰與波谷相重疊之點必為暗點，這些暗點至S1與S2的光程差必為波長λ/2的整數倍。實驗結果的干涉條紋如圖4-24所示，它是以P0點為對稱點而明暗相間的條紋。P0點處的中央條紋是明條紋。當用不同的單色光源作實驗時，各明暗條紋的間距并不相同。波長較短的單色光如紫光，條紋較密；波長較長的單色光如紅光，條紋較稀。另外，如果用白光作實驗，在屏幕上只有中央條紋是白色的。在中央白色條紋的兩側，由于各單色光的明暗條紋的位置不同，形成由紫而紅的彩色條紋。干涉明暗條紋的條件由圖4-25所示。

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