高中物理竞赛辅导讲义：物理光学

物 理 光 学§2.1 光的波动性2.1.1 光的电磁理论19 世纪 60 年代，美国物理学家麦克斯韦发展了电磁理论，指出光是一种电磁波，使波动说发展到了相当完美的地步。2.1.2 光的干涉1、干涉现象是波动的特性凡有强弱按一定分布的干涉花样出现的现象，都可作为该现象具有波动本性的最可靠最有力的实验证据。2、光的相干迭加两列波的迭加问题可以归结为讨论空间任一点电磁振动的力迭加，所以，合振动平均强度为)cos(212212221 AAAAI其中1A 、2A 为振幅，1 、2 为振动初相位。12121212)(,2,1,0,)12(,2,1,0,2AAjjjj为其他值且2cos4)()(1222221221 AIAAIAAI干涉相消干涉相加3、光的干涉(1)双缝干涉在暗室里，托马斯·杨利用壁上的小孔得到一束阳光。在这束光里，在垂直光束方向里放置了两条靠得很近的狭缝的黑屏，在屏在那边再放一块白屏，如图 2-1-1 所示，于是得到了与缝平行的彩色条纹；如果在双缝前放一块滤光片，就得到明暗相同的条纹。A、B 为双缝，相距为 d，M 为白屏与双缝相距为 l，DO 为AB 的中垂线。屏上距离 O 为 x 的一点 P 到双缝的距离222222)2(,)2(dxlPBdxlPAdxPAPBPAPB2)()(由于 d、x 均远小于 l，因此 PB+PA=2l，所以 P 点到A、B 的光程差为：xldPAPB若 A、B 是同位相光源，当 δ 为波长的整数倍时，两列波波峰与波峰或波谷与波谷相遇，P 为加强点（亮点）；当 δ 为半波长的奇数倍时，两列波波峰与波谷相遇，P为减弱点（暗点）。因此，白屏上干涉明条纹对应位置为阳光图 2-1-1SL图 2-1-3L2MNSαd图 2-1-2)2,1,0(kdlkx暗条纹对应位置为)2,1,0()21(kldkx。其中 k=0 的明条纹为中央明条纹，称为零级明条纹；k=1，2…时，分别为中央明条纹两侧的第 1 条、第 2条…明（或暗）条纹，称为一级、二级…明（或暗）条纹。相邻两明（或暗）条纹间的距离dlx 。该式表明，双缝干涉所得到干涉条纹间的距离是均匀的，在 d、l 一定的条件下，所用的光波波长越长，其干涉条纹间距离越宽。xld 可用来测定光波的波长。(2)类双缝干涉双缝干涉实验说明，把一个光源变成“两相干光源”即可实现光的干涉。类似装置还有① 菲涅耳双面镜：如图 2-1-2 所示，夹角 α 很小的两个平面镜构成一个双面镜（图中 α 已经被夸大了）。点光源 S 经...