北 京 四 中
年 级：高 三 科 目：物 理 期 数：0106
编 稿：陶 澄 审 稿：陶 澄 录 入：李霞
一、光的微粒说和波动说
光的本性问题很早就引起人们的注意，在对光的本性的探究中，逐渐形成了两种观点。
1．光的微粒说，认为光是从光源发出的高速运动的小颗粒。这种看法可以圆满地解释光的直线传播，影的形成。如果把小颗粒比喻成弹性小球，当小球碰在桌面上时，垂直于桌面的分速度，在与桌面碰撞时，原速反向弹回；平行与桌面的分速度不发生变化，则可以圆满地得出了反射定律。在解释折射定律时，如果假设垂直于媒质的分速度在光密媒体中的速度分量变大，则可以圆满地解释光从光疏媒质射向光密媒质的近法线折射。并能导出折射定律（即入射角正弦与折射角正弦之比为常数。）但这就要假设光在光密媒质中速度较大。
但光的微粒说同时也遇到困难，即光入射到两种不同媒质界面时，为什么一部分光被反射，一部分被折射？另外，当两束光交叉相遇时，为什么能够沿原方向传播？
2．光的波动说。认为光是某种振动，以波动形式向周围传播。光的波动说可以圆满解释光射向媒质界面时，可以同时发生反射和折射。因为水波在遇到这类情况时，反射与折射可以同时发生。两列波相遇时，可以仍照原方向传播。用光的波动说还可以解释光从光疏媒质射向光密媒质的近法线折射，但是需假设光在光密媒质中的传播速度较小。但当时还没有开展光速测定，所以哪种说法更合理，还无法确定。另外，光的波动说在解释光的直线传播与影的形成等不如光的微粒说来得容易。
两种学说在解释光的一些现象时，既有成功的一面，又有不足的一面，都无法圆满解释所有的光学现象。但因微粒说的代表人物是牛顿，因牛顿的地位和影响，所以微粒说在其后的很长一段时间内，一直占主导地位。一直到19世纪初，光的干涉、衍射现象在实验中被相继观测到，特别是在光速的测定实验中，得到的是在光密媒质中的传播速度较小，波动说的地位逐渐得到承认。
二、光的干涉
1．波的干涉
两列波干涉的条件：频率相同，相差恒定，才可以产生稳定的干涉现象。
2．光的干涉：如果两个光源发出的光满足干涉条件，将也会观察到光的干涉现象。但如果随意用两个光源发出的光，则因它们不符合相干光源，则无法观察到稳定的干涉现象。
1801年英国物理学家托马斯·杨首先解决了这个问题。他把白光源发出的一束光分成了两束，再使这两束光干涉，从而完成了干涉现象的实验。即双缝干涉实验。托马斯·杨还通过干涉实验测量了各种颜色的光的波长。他的实验极大地加强了光的波动说的地位。
双缝干涉实验如果用白光做光源，得到的是彩色条纹，如果用单色光做光源，得到的是明暗相间的条纹，相邻条纹的间隔△x=
。公式中的d为双缝间的距离，L为双缝与屏间距离，为所用单色光的波长。但实验室中常用此法，通过测量条纹间隔，从而测定光的波长。
光的干涉在日常生活中和生产中有广泛的应用。请同学回忆在儿童时代所做的吹肥皂泡的游戏。思考一下，为什么当肥皂泡越大时，肥皂泡的颜色越鲜艳？
三、光的衍射
1．波的衍射，当波在传播中遇到障碍物时，若障碍物的尺度与波长相近时，波会绕过障碍物传播，即波的衍射。
2．光的衍射，如果光在传播过程中遇到了足够小的障碍物，如果光是一种波，也应可以绕过障碍物传播，即光也可发生衍射。
法国物理学家菲涅耳利用光的波动理论对光的衍射理论进行了分析，并建立了十分完整的数学理论。
1817年法国科学院决定将光的衍射理论作为1819年悬奖征文题目，并为此成立了五人评审委员会。五人中有三人是微粒说支持者，一人是波动说支持者即著名的科学家阿拉果。阿拉果极力鼓励菲涅耳应征。于是菲涅耳在1818年提交了自己的论文。微粒说支持者之一的评委泊松是数学家。他根据菲涅耳论文中的计算公式算出，如果光照在一个不透明的小圆盘上，在距圆盘一定距离处的光屏上，在圆盘影的中心将会出现一个小亮斑。微粒说的支持者以为以此可以批驳波动说了。但菲涅耳通过实验居然出现了这个不可思议的小亮斑。波动说理论获得了实验的支持，法国科学院因而决定将此奖授给菲涅耳。波动说取得了极大成功。19世纪中期，人们测量了光在水中的速度，正如波动说的假设那样：光在光密媒质中的传播速度较小。至此，波动说取得了决定性的胜利。