光的干涉实验背景

2014年07月13日，分类：高中物理研究；标签归档: 物理百科

以英国物理学家牛顿为代表的几何光学，长期占据着光学发展的主导地位，直至光的干涉现象的产生。

1801年，英国物理学家托马斯·杨(1773—1829)在实验室里成功地观察到了光的干涉。两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。

光的干涉示意图

如图所示，当单色光通过第二个屏的双缝后，会再投影屏上投下明暗相间的条纹。（所谓的单色光，就是指频率一定的光，比如某一频率的红光。）

而根据牛顿的几何光学（微粒学说），单色光通过双缝后，一定会在后面的投影屏上留下两条（缝所对应的）亮条纹。

可实验的结果并非如此！可以说，双缝实验将长期占据统治地位的微粒学说彻底击溃。

到底为什么会产生明暗相间的条纹呢？光的波动学说的领军人物开始了探究。

我们要从类似的机械波的干涉来入手考虑问题，因为这种叠加情况与机械波的叠加太类似了。

干涉现象是波动独有的特征（大家想一想在机械振动机械波中讲过的两列波的叠加问题），如果光真的是一种波，就必然会产生对应的光的干涉现象。

利用机械波的叠加理论来解释双缝实验的结论，效果是非常棒的。

如上图所示，如果用虚线圆周表示波谷，而用实线圆周表示波峰，我们可以画出一簇簇的同心圆，用起来表述实际过程中光波的传递，显然，会在投影屏上留下明暗相间的条纹。

明条纹是两个缝中的两列光波实线圆周在屏上的交点，而暗条纹，则是两个缝中的两列光波，一实一虚两个圆周在屏上的交点。

上面的这句话很难理解，同学们不妨利用两滴雨滴落入湖面后，在湖面上产生的水纹波来思考这一问题。

另外，建议大家用圆规来做一个图，会极大程度上强化你对双缝干涉实验的印象。

总的来看，双缝干涉实验室高中物理选修3-4中一个比较难理解的实验，同学们在做实验的时候，一定要认真，最好在课后写个心得。

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