環(huán)保工程師2010年物理污染控制輔導(dǎo)資料二十二

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一、普通光源的發(fā)光機(jī)理
    當(dāng)原子中大量的原子(分子)受外來激勵而處于激發(fā)狀態(tài)。處于激發(fā)狀態(tài)的原子是不穩(wěn)定的,它要自發(fā)地向低能級狀態(tài)躍遷,并同時向外輻射電磁波。當(dāng)這種電磁波的波長在可見光范圍內(nèi)時,即為可見光。原子的每一次躍遷時間很短(10-8 s)。由于一次發(fā)光的持續(xù)時間極短,所以每個原子每一次發(fā)光只能發(fā)出頻率一定、振動方向一定而長度有限的一個波列。由于原子發(fā)光的無規(guī)則性,同一個原子先后發(fā)出的波列之間,以及不同原子發(fā)出的波列之間都沒有固定的相位關(guān)系,且振動方向與頻率也不盡相同,著就決定了兩個獨立的普通光源發(fā)出的光不是相干光,因而不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。
    獲得相干光源的三種方法
    a.原理:波陣面分割法
    將同一光源上同一點或極小區(qū)域(可視為點光源)發(fā)出的一束光分成兩束,讓它們經(jīng)過不同的傳播路徑后,再使它們相遇,這時,這一對由同一光束分出來的光的頻率和振動方向相同,在相遇點的相位差也是恒定的,因而是相干光。如,楊氏雙縫干涉實驗。
    b.方法:振幅分割法
    一束光線經(jīng)過介質(zhì)薄膜的反射與折射,形成的兩束光線產(chǎn)生干涉的方法。如,薄膜干涉。
    c.方法:采用激光光源
    激光光源的頻率,位相,振動方向,傳播方向都相同。
    二、雙縫實驗的起源
    托馬斯·揚(yáng)出版的《自然哲學(xué)講義》綜合整理了他在光學(xué)方面的工作,雙縫實驗并在里面第一次描述了雙縫實驗:光的雙縫干涉。后來的歷史證明,這個實驗完全可以躋身于物理學(xué)最經(jīng)典的前五個實驗之列,而在今天,它已經(jīng)出現(xiàn)在每一本中學(xué)物理的教科書上。
    揚(yáng)的著作點燃了革命的導(dǎo)火索,光的波動說在經(jīng)過了百年的沉寂之后,終于又回到了歷史舞臺上來。但是它當(dāng)時的日子并不好過,在微粒說仍然一統(tǒng)天下的年代,楊的論文開始受盡了權(quán)威們的嘲笑和諷刺,被攻擊為“荒唐”和“不合邏輯”。在近20年間竟然無人問津,楊為了反駁專門撰寫了論文,但是卻無處發(fā)表,只好印成小冊子。但是據(jù)說發(fā)行后“只賣出了一本”。原因很簡單,在此之前人們一直認(rèn)為光是縱波,直到1819年一個不知名的法國年輕工程師——菲涅耳(Augustin Fresnel),當(dāng)時他才31歲,在《關(guān)于偏振光線的相互作用》論文里,提出了光是橫波的概念。
    托馬斯·揚(yáng)的實驗是一個開端,后續(xù)的柏松、阿拉果等人的實驗徹底建立了光的波動說。