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光学基础知识（二）光的本性部分光的粒子性光的粒子说又称光的微粒说，这种理论认为光的本质与通过它反射而可见的实体物质一样，是一种粒子。（直线传播）照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象称为光电效应，这种电子称为光电子。光子像其他粒子一样具有能量。光电效应证实了光的粒子性。光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量与频率成正比，即E=hν（h=6.626*10^-34 J.S，h为普朗克常量）爱因斯坦光电效应方程：Ek=hν-W（Ek是光电子的 最大初动能；W是逸出功，即从金属表面直接飞 出的光电子克服正电荷引力所做的功。） 光的波动性-光的干涉1678年惠更斯提出波动说光的干涉：两列波在相遇的叠加区域，某些区域使得“振动”加强，出现亮条纹；某些区域使得振动减弱，出现暗条纹。振动加强和振动减弱的区域相互间隔，出现明暗相间条纹的现象。这种现象叫光的干涉现象。产生稳定干涉的条件：两列波频率相同，振动方向相同，相位差恒定。两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。光的干涉-双缝干涉?双缝干涉：由同一光源发出的光经过两个细缝后形成两列光波叠加时会产生干涉。两束光波的路程差为δ=r2-r1；即： 考虑到ld和lx，可得δ=dx/l . 若光波长为λ，1）亮纹：当δ=±kλ，(k=0,1,2···）屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍时，两束光叠加干涉加强，出现亮条纹；2）暗纹：当δ=±(2k-1)(k=0,1,2···）屏上某点 到双缝的光程差等于半波长的奇数倍时，两束光 叠加干涉减弱，出现暗条纹；光的干涉-双缝干涉?相邻两条干涉条纹的间距 ，即条纹间距与波长成正比，此公式可以测定单色光的波长： 若有n条亮(暗)条纹，条纹的距离为a，相邻两条亮条纹间距为， 则：用单色光作双缝干涉实验时，屏的中央是亮纹，两边对称地排列明暗相同且间距相等的条纹。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹，离中央白色亮纹最近的是紫色亮纹。光的干涉-薄膜干涉薄膜干涉：光照到薄膜上，由薄膜前、后表面反射的两列光波叠加而成。例如肥皂泡及水面上的油膜呈现的彩色花纹。薄膜可以是透明固体、液体或由两块玻璃所夹的气体薄层。薄膜干涉应用：肥皂膜干涉、两片玻璃间的空气膜干涉、浮在水面上的油膜干涉、牛顿环等。薄膜干涉有两种典型的形式：等倾干涉与等厚干涉。等倾干涉?薄膜此时是平行的、均匀的，光线以倾角i入射，上下两条反射光线经过透镜作用汇聚一起，形成干涉。由于入射角相同的光经薄膜两表面反射形成的反射光在相遇点有相同的光程差，也就是说，凡入射角相同的就形成同一条纹，故这些倾斜度不同的光束经薄膜反射所形成的干涉花样是一些明暗相间的同心圆环．当光程差为波长整数倍时，形成亮条纹； 当光程差为半波长奇数倍时，形成暗条纹。等倾条纹是内疏外密的同心圆环。等厚干涉?等厚干涉是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹．薄膜厚度相同的地方形成同条干涉条纹，故称等厚干涉．（牛顿环和劈尖干涉都属等厚干涉．）牛顿环：是由球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹。它的干涉条纹是内疏外密的同心圆环。=2hn2等厚干涉劈尖干涉两板之间形成一层空气膜，用单色光从劈尖上向下照射，入射光从空气膜的上下表面反射出两列光波，形成干涉条纹。劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹。如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等距的；如果某处凹下去，则对应明纹（或暗纹）提前出现，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图丙所示。两列反射波的路程差Δδ，等于薄膜厚度h的两倍，即δ=2h。由于膜上各处厚度不同，故各处两列反射波的路程差不等。若：δ=2h=kλ(k=1,2…)则出现明纹； δ=2h=(2k-1)λ/2(k=1,2…)则出现暗纹。光的干涉注意：干涉条纹出现在被照射面(即前表面)。后表面是光的折射所造成的色散现象。单色光出现明暗相间条纹，彩色光出现彩色条纹。透镜增透膜(氟化镁)：透镜增透膜的厚度应是透射光在薄膜中波长的1/4倍。使薄膜前后两面的反射光的光程差为半个波长，(ΔT=2d=?λ，得d=?λ)，故反射光叠加后减弱。大大减少了光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。光谱中央部分的绿光对人的视觉最敏感，通过时完全抵消，边缘的红、紫光没有显著削弱。所有增透膜的光学镜头呈现淡紫色。 从能量的角度分析E入=E反+E透+E吸。在介质膜吸收能量不变的前提下，若E反=0，则E透最大。增强透射光的强度。光的干涉注意：由于发光物质的特殊性，任何独立的光源发出的两列光叠加均不能产生干涉现象。只有采用特殊方法从同一光源分离出的两列光叠加才能产生干涉现象。形成