22届理学类物理学光的干涉

2021-07-19 10:20:19

光的干涉现象是波动独有的特征,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,证实了光具有波动性。光的干涉分为三种:

一、双光波干涉

即两个成员波的干涉。杨氏双孔和双缝干涉、菲涅耳双镜干涉及牛顿环等属于此类。双光波干涉形成的明暗条纹都不是细锐的,而是光强分布作正弦式的变化,这就是双光波干涉的特征。多光波干涉则可形成细锐的条纹。

二、多光波干涉

即多于两个成员波的干涉。

三、偏振光的干涉

有相同的频率和有固定的位相差,并且在同一平面上振动的两偏振光的干涉。可分为平行的平面偏振光的干涉和会聚的平面偏振光的干涉两种。

光的干涉现象是光的波动性的最直接、最有力的实验证据。光的干涉现象是牛顿微粒模型根本无法解释的,只有用波动说才能圆满地加以解释。由牛顿微粒模型可知,两束光的微粒数应等于每束光的微粒之和,而光的干涉现象要说明的却是微粒数有所改变,干涉相长处微粒数分布多;干涉相消处,粒子数比单独一束光的还要少,甚至为零。这些问题都是微粒模型难以说明的。再从另一角度来看光的干涉现象,它也是对光的微粒模型的有力的否定。因为光总是以3×10^8m/s的速度在真空中传播,不能用人为的方法来使光速作任何改变(除非在不同介质中,光速才有不同。但对于给定的一种介质,光速也是一定的)。干涉相消之点根本无光通过。那么按照牛顿微粒模型,微粒应该总是以3×10^8m/s的速度作直线运动,在干涉相消处,这些光微粒到那里去了呢?如果说两束微粒流在这些点相遇时,由于碰撞而停止了,那么停止了的(即速度不再是3×10^8m/s,而是变为零)光微粒究竟是什么东西呢?如果说是移到干涉相长之处去了,那么又是什么力量使它恰恰移到那里去的呢?所有这些问题都是牛顿微粒模型根本无法回答的。然而波动说却能令人信服地解释它,并可由波在空间按一定的位相关系迭加来定量地导出干涉相长和相消的位置以及干涉图样的光强分布的函数解析式。