第4篇波動(dòng)光學(xué)

　　光

　　學(xué)是研究光的本性、光的傳播和光與物質(zhì)相互作用等規(guī)律的學(xué)科。內(nèi)容通常分為幾何光學(xué)、波動(dòng)光學(xué)和量子光學(xué)三部分。幾何光學(xué)是以光的直線傳播為基礎(chǔ)，研究光在透明介質(zhì)中傳播的規(guī)律；波動(dòng)光學(xué)是以光的波動(dòng)性質(zhì)為基礎(chǔ)，研究光的傳播及規(guī)律；量子光學(xué)是以光的粒子性為基礎(chǔ)，研究光與物質(zhì)相互作用規(guī)律。

　　對于光的本性，人們經(jīng)歷了長期的探索認(rèn)識(shí)過程。17世紀(jì)，關(guān)于光的本性問題，有兩派不同的學(xué)說。一派是牛頓所主張的光微粒說，他認(rèn)為光是從發(fā)光體發(fā)出的而且以一定的速度向空間傳播的一種微粒；另一派是惠更斯所主張的光波動(dòng)說，他認(rèn)為光是在介質(zhì)中傳播的一種波動(dòng)。這兩種學(xué)說爭執(zhí)不休長達(dá)兩個(gè)世紀(jì)。直到19世紀(jì)，托馬斯·楊和菲涅耳等物理學(xué)家發(fā)展了光的波動(dòng)理論，并證明出光是一種橫波，使光的波動(dòng)說獲得了普遍承認(rèn)。19世紀(jì)后半期，麥克斯韋提出了光的電磁理論，證明光不是機(jī)械波，而是某一波段的電磁波，形成了以電磁波理論為基礎(chǔ)的波動(dòng)光學(xué)。19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，人們又從熱輻射、光電效應(yīng)等一系列光與物質(zhì)相互作用的新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)中，認(rèn)識(shí)到光具有量子性——粒子性。認(rèn)為光是由大量以光速c運(yùn)動(dòng)的微粒所組成的粒子流，這些微粒被稱作“光子”。近代科學(xué)實(shí)踐證明，光是一種十分復(fù)雜的客體，關(guān)于光的本性問題，只能用它所表現(xiàn)的性質(zhì)和規(guī)律來回答：光在某些方面的行為像“波動(dòng)”，另一些方面的行為卻像“粒子”，即它具有波動(dòng)和粒子的雙重性質(zhì)，這就是所謂光的波粒二象性。

　　本篇主要研究波動(dòng)光學(xué)，內(nèi)容共包括三章：第9章光的干涉；第10章光的衍射；第11章光的偏振。光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光具有波動(dòng)性，是一定波段的電磁波；光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。

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