高中物理 4.4《光的干涉》素材 粤教版选修3-4.doc

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1、光的干涉托马斯•杨托马斯·杨,英国医生兼物理学家，光的波动说的奠基人之一。1773年6月13日托马斯·杨生于英国萨默塞特郡的米菲尔顿一个富裕的贵格会教徒的家庭，是十个孩子中的老大。从小就有神童之称，兴趣十分广泛，两岁就学会了看书，十四岁时用拉丁文写过一篇自传，就在当时他已掌握了多种语言。在杨成年后，他对职业的选择受到了他叔父的影响，他的叔父是一位卓越的医生，杨在家庭同意下转到了医学方面。在十九岁时，他进入伦敦的圣巴塞罗缪医学院学医，21岁时，即以他的第一篇关于眼睛的调节机理的医学论文成为英国皇家学会会员。为了进一步深造，他到爱丁堡和剑桥继续学习，后来又到

2、德国哥廷根去留学继续研究医学。在那里，他受到一些德国自然哲学家的影响，开始怀疑起光的微粒说。1797年回到英国，进入剑桥的伊曼纽尔学院继续攻读医学，1799年杨在剑桥大学完成了学习。那时，他的叔父已经去世，去世时留给他一笔巨大遗产，包括房屋、书籍、艺术品和一万英镑现款。这笔巨大遗产使他在经济上完全独立，帮助他度过了一生。1801年托马斯·杨进行了著名的杨氏干涉实验，为光的波动说的复兴奠定了基础。1803年，杨已是知名的物理学家了，被聘为伦敦皇家学院自然哲学教授。1802年他被选为皇家学会的外事秘书，他担任这个职务一直到他去世。1818年他被任命为《航海天

3、文历》的主持人，做了不少工作以改进实用天文学和航海援助工作。1829年5月10日托马斯·杨在伦敦逝世。终年五十六岁。研究领域：托马斯．杨在物理学上最杰出的贡献是在光学和声学领域。在1973年发表的关于生理光学的论文《对视觉过程的观察》中，他研究了眼睛对距离的调节问题，并证明眼睛适应不同距离，是靠改变眼球水晶体的曲度来进行的。1800年，在继续进行这方面的实验中，形成了他对光的本质的看法，这一年他向皇家学会提出了《在声和光方面的实验和问题》的报告。他认为，声和光都是波的传播，光是在充满整个空间的以太流体中传播的弹性振动，由于以太极稀薄，所以光是以纵波形式传

4、播的，光的颜色和不同频率的声音是类似的。他指了，在解释强光源和弱光源发出的光以同样的速度传播的问题上，用波动说比粒子说更容易，因为，光粒子为什么只以一个不变的速度运动，这是很难理解的。论文中关于声学的一部分特别重要。托马斯．杨在这部分分析了水波的干涉现象后指出，在声波迭加的情况下，会产生声音的加强和减弱、复合的声调和拍频。“干涉”这个术语，就是他最先提出的。在1801年发表的一篇报告中，采用著名的杨氏干涉实验，托马斯．杨发展了惠更斯的光学理论，形成了波动光学的基本原理。他提出了光波的频率和波长的概念，并解释了牛顿环现象。在这篇论文中，他叙述了他所发现的“

5、简单而普遍的规律”：“同一束光的两个不同部分，以不同的路径要末完全一样地，要末在方向上十分接近地进入眼睛，在光线的路程差是某个长度的整数倍的地方，光就增强，而在干涉区域的中间部分，光将最强。对于不同颜色的光束来说，这个长度是不同的。他指出，牛顿环的明暗条纹，就是由不同界面反射出的光互相重合产生“干涉”的结果。位相相反的振动迭加起来就互相抵消，位相相同的则互相加强。他用实验的办法确证了他所提出的这一假设。他用紫外光投射到薄层上，使紫外光从上下两个界面反射产生干涉。由于紫外光是人眼所看不见的，他就让反射光落在涂有氯化银溶液的纸上，结果出现了黑环，从而证明了他

6、的干涉原理。他精确地确定了各种色光的波长值。他指出：“用心爱心专心根据各种实验的比较，组成极端红光的波的宽度，在空气中，似应假定约为三万六千分之一英寸，极端紫光的约为六万分之一英寸。”在1803年11月24日的报告中，托马斯．杨把干涉原理应用于解释衍射现象。他知道，光能绕过不透明物体的边缘产生有色的影子，并认为这种衍射条纹是直接通过衍射缝的光和边界波的干涉产生的。在这篇论文中，他用光从较密介质反射时的半波损失，补充了他关于薄板颜色的理论。此外，托马斯．杨在其他领域也做出了不菲的成就。他第一个测量了7种颜色光的波长，从生理角度说明了人眼的色盲现象；他还建立

7、了三原色原理，指出一切色彩都可以从红、绿、蓝这三种原色的不同比例的混和而得到。托马斯·杨对弹性力学很有研究，特别是对胡克定律和弹性模量。后人为了纪念杨氏的贡献，把纵向弹性模量（正应力与线应变之比）称为杨氏模量。他还首先使用运动物体的能量一词来代替活力。1814年他开始研究考古发现的古埃及石碑，他用了几年时间破译了碑上的文字，对考古学作出了贡献。世界十大经典物理试验最近，美国两位学者在全美物理学家中做了一份调查，请他们提名有史以来最出色的十大物理试验，结果刊登在了9月份的美国《物理世界》杂志上．其中多数都是我们在中学课本中耳熟能详的经典之作．令人惊奇的是十

8、大经典试验几乎都是由一个人独立完成，或者最多有一两个助手协助．试验中没有用到什么