史上最美的物理實(shí)驗(yàn)——楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)

史上最美的物理實(shí)驗(yàn)
——楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)

徐力遙

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇南京210097)

托馬斯·楊(Thomas Young，1773～1829)英國(guó)物理學(xué)家，醫(yī)生。

光的本性早在古希臘時(shí)代就成為先賢們爭(zhēng)辯的課題， 17世紀(jì)以來(lái)微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)的爭(zhēng)論成為光學(xué)發(fā)展中的主線，由于牛頓在物理界中的威望以及波動(dòng)說(shuō)的不完善，使光的微粒說(shuō)在17、18兩個(gè)世紀(jì)占統(tǒng)治地位。

19世紀(jì)初光的波動(dòng)說(shuō)迎來(lái)了復(fù)興，這首先要?dú)w功于英國(guó)科學(xué)家托馬斯·楊。1800年他提出可把光看成是類比成聲音那樣的波動(dòng)，根據(jù)水波的迭加現(xiàn)象，認(rèn)為在聲波疊加的情況下，也會(huì)產(chǎn)生聲音的加強(qiáng)和減弱，并首先提出“干涉”的術(shù)語(yǔ)。

1801年托馬斯·楊把“干涉”引入到光學(xué)領(lǐng)域，提出了著名的干涉原理：“同一束光的兩個(gè)不同部分，以不同的路徑要么完全一樣地，要么在方向上十分接近地進(jìn)入眼睛，在光線光程差是某個(gè)長(zhǎng)度的整數(shù)倍的地方，光就增強(qiáng)，而在干涉區(qū)域的中間部分，光將最強(qiáng)。對(duì)于不同顏色的光束來(lái)說(shuō)，這個(gè)長(zhǎng)度是不同的。”

圖1

為了驗(yàn)證自己的理論，托馬斯·楊做了著名的楊氏干涉實(shí)驗(yàn)，如圖1所示，他把光照射在開(kāi)有狹縫S的不透明的遮光板上，以通過(guò)狹縫的光作為光源，在光源后面放置另一塊開(kāi)有兩個(gè)靠近且平行的狹縫S1、S2的不透明遮光板，并用白布屏接收透過(guò)的光。結(jié)果屏上在兩束光交迭區(qū)出現(xiàn)一系列亮暗相間的條紋， 這說(shuō)明兩束光線可以像波一樣相互干涉。

托馬斯·楊發(fā)展了光的波動(dòng)理論，使之置于堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，對(duì)光的干涉和衍射都作出了正確的解釋。

《物理之友》主要欄目簡(jiǎn)介

1.名師論壇：名師視點(diǎn)成長(zhǎng)之路

2.教學(xué)研究：教學(xué)設(shè)計(jì)案例研究學(xué)案設(shè)計(jì)

3.實(shí)驗(yàn)研究：實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

4.現(xiàn)代教育技術(shù)：多媒體技術(shù)與物理教學(xué)DIS物理實(shí)驗(yàn)

5.試題研究：解題指導(dǎo)中考、高考、奧賽、自主招生命題研究

6.STS研究：物理學(xué)史物理·生活·社會(huì)

7.學(xué)生園地：學(xué)生創(chuàng)新學(xué)生論文

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