高中物理竞赛光学教程第一讲几何光学第二讲物理光学
第二讲物理光学
§21光的波动性
211光的电磁理论
19世纪60年代，美国物理学家麦克斯韦发展了电磁理论，指出光是一种电磁波，
使波动说发展到了相当完美的地步。
212光的干涉
1、干涉现象是波动的特性
凡有强弱按一定分布的干涉花样出现的现象，都可作为该现象具有波动本性的最可
靠最有力的实验证据。
2、光的相干迭加
两列波的迭加问题可以归结为讨论空间任一点电磁振动的力迭加，所以，合振动平
均强度为
IA12A222A1A2cos21其中A1、A2为振幅，1、2为振动初相位。
2jj012
2
1
2
1

2
j
1
j

012
2
为其他值且A
1
2

A1
3、光的干涉
IAA2干涉相加
1
2
IAA2干涉相消
1
2
I

4A2
cos2
2
1
2
1双缝干涉在暗室里，托马斯杨利用壁上的小孔得到一束阳光。阳光
在这束光里，在垂直光束方向里放置了两条靠得很近的狭
缝的黑屏，在屏在那边再放一块白屏，如图211所示，
于是得到了与缝平行的彩色条纹；如果在双缝前放一
块滤光片，就得到明暗相同的条纹。A、B为双缝，相距为d，M为白屏与双缝相距为l，DO
图211
为AB的中垂线。屏上距离O为x的一点P到双缝的距离
PA2l2xd2PB2l2xd2
2
2
PBPAPBPA2dx
由于d、x均远小于l，因此PBPA2l，所以P点
S
M
到A、B的光程差为：
PBPAdxl
d
若A、B是同位相光源，当δ为波长的整数倍时，
两列波波峰与波峰或波谷与波谷相遇，P为加强点（亮
αL2N
点）；当δ为半波长的奇数倍时，两列波波峰与波谷相
S图212
L
S图213
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xklk012
遇，P为减弱点（暗点）。因此，白屏上干涉明条纹对应位置为
d
xk1dk012
暗条纹对应位置为
2l
。其中k0的明条纹为中央明条纹，
称为零级明条纹；k1，2…时，分别为中央明条纹两侧的第1条、第2条…明（或暗）
条纹，称为一级、二级…明（或暗）条纹。
xl
相邻两明（或暗）条纹间的距离
d。该式表明，双缝干涉所得到干涉条纹间
的距离是均匀的，在d、l一定的条件下，所用的光
dx波波长越长，其干涉条纹间距离越宽。l可
幕幕
用来测定光波的波长。

2类双r