光的本性(二).pptVIP

光：是微粒还是波动？ 微粒说和波动说不同的折射定律 一束光入射到空气与水的界面时，折射光线要向法线靠 近，即 ，由此微粒说和波动说将得出不同结论: 判决性实验 微粒说和波动说的折射定律是不同的；对于光由空气折射到水中的情形，它们对于空气中的光速与水中的光速的大小关系给出了不同的结论，因而只要实验测定光在空气和在水中的速度，即可判断哪一个观点是错误的。 一百多年之后，这一具有判决性的实验测得光在空气中的速度要比水中快，这表明早期占统治地位的微粒说是错误的。 波动不同于微粒的特征行为 杨氏双缝干涉实验 泊松亮斑 横波和纵波在通过狭缝时的差别 * * 空气（ ） 水（ ） 法线 波动说： 微粒说： 光在水中比在空气中的速度大 光在空气中比在水中的速度大 惠更斯原理 与 波的衍射 水 波 衍 射 图 片 波的衍射：当波遇到障碍物时，它将偏离直线传播，而能够绕过障碍物的边缘，在阴影区域继续传播。 发生明显衍射的条件是：障碍物或小孔的尺寸要与入射波的波长相当，而且入射波长与障碍物尺寸比值越大，衍射越明显。 波的叠加原理：几列波相遇，它们可以相互穿越，在相遇之后它们可以保持各自的特征；而在相遇的区域内，任意一点的振动是各列波单独存在时引起的振动之和。 合振动既可能彼此加强，也可能彼此削弱 增加第二个波源，可使某些区域振动减弱 从一个光源发出的光，经过透镜变为平行光后射向一个刻有两条平行细缝的挡板，在后面的屏上出现的不是两条平行的光，而是一系列明暗相间的条纹。 托马斯·杨（1773-1829） 微粒说对双缝实验的预言 波动说对于双缝实验的解释 相干条件：振动方向平行，频率相同，相位差恒定。 干涉：在满足相干条件的几列波相遇的区域内呈现出一种稳定的强弱分布，即有些地方振动始终加强，另一些地方振动始终减弱。 两个普通光源所发出的光一般不满足相干条件，因而不会产生干涉现象。 “尽管我仰慕牛顿的大名，但我并不因此非得认为他是百无一失的。我遗憾的看到他也会弄错，而他的权威也许有时甚至阻碍了科学的进步。” ——托马斯·杨 光的衍射 可见光的波长大概在400-700纳米范围，若障碍物或小孔的尺寸与入射光波长相当，可以观察到明显的衍射现象，光不但偏离直线传播，还会出现明暗相间的条纹。 单 缝 衍 射 圆 孔 衍 射 对于给定波长，缝越窄衍射越明显。 惠更斯--菲涅耳原理：波前上各点发出的子波是相干的，而空间任意一点的振动是各个子波相干叠加的结果。利用该原理能够解释观察到的光的衍射现象，它还预言了一个非常奇特的现象的存在：泊松亮斑，而泊松亮斑的发现使光的波动说被普遍接受 菲涅耳（1788-1827） 机械波穿过狭缝 光的双折射现象是一种类似于上述机械波行为的现象，这种现象表明光是一种横波。