物理竞赛辅导讲座（物理光学）（Ⅰ）基础知识一、光的本性的认识过程简介微粒说（牛顿·英国） →电磁说（麦克斯韦·英国）→波动说（惠更斯·荷兰）光子说（爱因斯坦·美籍德国人）→波粒二象性（德布罗意·法国）二、光的波动性1、光的速度 v，波长 λ，频率 υ 和折射率 n 1）光的速度，真空中的光速为 C=3.0×108m/s 在折射率为 n 的介质中的光速为 v=C/n 2）光的频率 υ，波长 λ，波速 v 三者之间的关系为 v=λ·υ2、惠更斯——菲涅耳原理 1）惠更斯——菲涅耳原理：由波源发出的波，在同一时刻 t 时，波所达到的各点的集合所构成的面，叫做此时刻的波阵面（简称波面，又称波前），在同一波阵面上各点的相位都相同，且波阵面上各点都可看作为新的波源（次级波源，所以这些波源都是相干波源）向外发射子波，子波相遇时相互叠加历时△t 后，这些子波的包络面就是 t+△t 时刻的新的波阵面，且波的传播方向与波阵面垂直。(如图 1 所示)2）惠——菲原理是波动光学的理论基础，光的干涉与衍射现象是光的波动性的体现。3）平面波、球面波及柱向波（1）平面波：波阵面是一个平面的波，其传播方向与平面垂直。（2）球面波：波阵面是一个球面的波，其传播方向为沿球面的半径方向。（3）柱面波：波阵面是一个柱面的波。3、光程 1）光程：光在介质中传播的几何路程 r 与介质折射率 n 的乘积 n·r。2）引入光程这个概念后，就可以将其在介质中走过的几何路程换算为光在真空中（同一时间间隔内）的等价路程，从而可以对光在不同介质中所走的路程折算为真空中的光程进行比较。例，在 t 时间内，光在折射率为 n 的介质中走过的几何路程为 r=mλ（λ 为光在该介质中的波长，并设光在真空中的波长为 λ0，且 n=λ0/λ，则在时间 t 内光在真空中的几何路程r0=m·λ0=m·nλ=n·mλ=n·r。3）由于光在两介质界面上发生反射时，可能会出现“半波损失”，即反射光与入射光相位可能相差 π，计算光程时应增加（或减小）半个波长，即可能要加上一个附加光程差 δ’= 2λ=n20λ ，而是否出现半波损失，需不需要增加此项，则由界面两侧的介质的折射率决定。当光由光疏介质进入光密介质，在界面反射时会出现半波损失。当光由光密介质进入光疏介质，在界面反射时不会出现半波损失。4、光的干涉1） 条件：相干光源——频率相同，相位差恒定，振动方向相同。（1）任何两个独立光源都不能满足相干条件，不能发生干涉现象。...
