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128回线测试接线排古希腊哲学家Alexandria在下部有小孔的水桶装满水,在水从小孔中喷出时,形成一道弯曲的水流。阳光按一定角度从桶的顶部射入时,就会穿过这个小孔顺着弯曲的水流传播,这就是全反射现象。与这种原理相似,光可以在光纤中传播,光纤已被选为高速、高可靠性和长途陆地及海上通信的传输媒介。2.光具有波动性光的波动性可以从光的干涉、光的衍射和光的偏振等现象得到证明。利用光的电磁理论,把光看作连续的电磁波,成功地说明了光在传播过程中的反射、折射、干涉、衍射等宏观现象。3.光的量子性揭开光的秘密的探索一直没有停止。光除了波动性之外,还具有粒子性。最初这个观点引起怀疑者的惊讶。但是,康普顿的真空中小型轻量螺旋桨演示,却非常让人信服,螺旋桨的一边涂黑(有高吸收能力),另一边是亮的(有高反射能力),光会使它产生机械的旋转,这仅用波动理论是无法解释的。

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19世纪末和20世纪初,科学实验深入到微观领域,在一系列新的实验事实面前,光的电磁理论遇到了巨大困难,如它无法解释黑体辐射、光电效应、康步的探索。10年朗克为了得到与实验相符合的公式,提出了著名的普圆克假设:黑体物质是由带电的线性谐振子所组成,物质中振子的能量是不能连续变化的,只能取一些分立值,这些分立值又是某一最小能量单元c。的整数倍y为光频率。普朗克根据能量子假说,推出了与实验惊人符合的公式,从而使黑体辐射问题得到了圆满地解决。这一假设具有深刻和普遍的意义,正是由于它第一次冲击了经典物理学的传统观念,从此开始了物理学的新纪元外面的电路相连。阳极是由某种金属构成。实验发现,当束紫光照到阳极表面时,将从阳极跑出电子。由于这些电子是由光引发的,因此又叫“光电子”。尽管电子本身带负电,它却能向阴极跑去,从而连通了电路。

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这种由于光的照射,使电子从金属中逸出的现象称为光电效应根据实验可总结出光电效应具有如下实验规律:(1)每种金属都有一个确定的截止频率,当入射光的频率低于0时,不论入射光多么强,照射时间多么长,都不能从金属中释放出电子。(2)对于频率高于v的入射光,从金属中释放出的电子的最大动能与入射光的强度无关,却与光的频率有关。频率越高,释放出的电子动能就越大(3)对于频率高于的入射光,即使入射光非常微弱,开始照射后也能立即释放出电子,滞后时间不超过10-8s以上这些实验现象都是经典电磁理论无法解释的。爱因斯坦发展了普朗克的能量子概念,于1905年提出了光量子假说。他认为光的能量不是连续分布的,光是由一粒粒运动着的光子组成的。每个光子具有确定的能量,它只能作为一个整体被吸收或产生。

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光的相干性根据电磁场理论自由空间传播的电磁波是横波,可以由两个互相垂直的振动矢量即电场强度E和磁场强度H来表示。在光波中,产生感光作用与生理作用的主要是电场强度E,所以E矢量称为光矢量。干涉现象是波动过程的基本特征之一。由频率相同、振动方向相同、位相相同或位相差保持恒定的两个相干波源所发出的波是相干波,在两束相干波相遇的区域里,有些点振动始终加强,有些点的振动始终减弱或完全抵消,即产生干涉现象。对机械波或无线电波来说,相干条件比较容易满足,因此观察这些波的干涉现象就比较方便,但对光波则不然。这是因为一般光源发光是由光源中大量原子或分子从较高的能量状态跃迁到较低的能量状态过程中对外辐射光波,这种辐射有两个特点:一是各原子或分子辐射是间歇的、无规则的,每次辐射持续的时间只有108s左右,也就是说,原子或分子每次所发出的光是一个短短的波列。

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大量原子或分子发光是各自独立进行的,彼此之间没有什么联系,在同一时刻各原子或分子所发光的频率、振动方向、相位都各不相同,千差万别,是随机分布的。所以一般的两个独立光源发出的光不满足相干条件,不能发生干涉,即使是同一光源上两个不同部分发出的光,也同样不会发生干涉。相干光一般可以采用如下方法获得,将一光源上同一点发出的光波分成两束,使它们经过不同的传播,然后在某一空间区域相遇,发生迭加。在此过程中,将每一个波列光都分成两个频率相同、振动方向相同、相位差恒定的波列,这两个波列是相干光,在相遇区域中能生干涉现象。根据这一原则,通常用下列两种方法来获得相干光(1)分波阵面法。杨氏双缝、洛埃镜等光的干涉实验都用分波阵面法来获得相干光的。(2)分振幅法。分振幅法是利用光的反射和折射可以将一束光分成两束相干光。

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光的衍射1)光的衍射现象光波能绕过障碍物继续传播的现象叫作光的衍射声波可以绕过墙壁,使人不见其影却能听其音,这是因为声波的波长可达几十米,障碍物的线度和波长可以相比拟。而可见光的波长只有几百万分之一米的数量级,比障碍物的线度小得多,所以一般情况下,光的衍射现象不明显。但当障碍物的线度和光的波长可以相比拟时,就可以观察到光的衍射现象,如图2-3-4所示。一束平行光通过一个宽度可以调节的狭缝K后,在屏幕E上将呈现光斑。若狭缝的宽度比波长大得多时,屏幕E上的光斑和狭缝完全致,这时光可看成是沿直线传播的。若缩小缝宽,使它可与光波波长相比较时,在屏幕E上出现的光斑亮度虽然降低,但光斑范围反而增大,而且形成明暗相间的条纹,这就是光的衍射现象,人们称偏离原来方向传播的光为衍射光。

2)单缝夫琅禾费衍射当光源、接收屏都距衍射物无限远时,这种入射光和衍射光都是平行光的衍射称为夫禾费衍射。单缝夫琅禾费衍射实验装置如图2-3-5所示,实验室通常宽度比长度小得多的4.光的偏缝称为单缝,在有限的距离内实现单缝夫琅禾费衍射是通过在单缝前后加上透镜实现。1)光的偏单缝衍射条纹特征参见图23-6,具有如下两个特点(1)单缝衍射条纹是一系列平行于狭缝的明暗相间的直条纹,它们对称地分布在中光的电磁如果光矢(2)明纹亮度不均匀,中央明纹最亮,其他各级明纹的亮度将随着级数的增商而逐所示,示光振明纹两侧在单缝衍射中,若缝较宽,明纹虽然较亮,但相邻明纹的间隔很小而不易分辨;若缝很种光称为窄,间隔虽可加大,条纹分得很开,但明纹的亮度却显著减小。

在这两种情况下,都很难精确这两个光地测定条纹间距,所以用单缝衍射不能准确地测定光波波长或使不同波长的光谱线分开。但利用衍射光栅可以做到这一点。衍射光栅分为反射光栅和透射光栅两种,平行排列的大量等距等宽的狭缝就构成了平面透射光栅。透光的宽度为a,不透光的宽度为b,则d=(a+b)称为光栅常数。一般光栅常数的数量级均为105~10-6m,每毫米内有几十条乃(a)透射光栅(b)反射光栅至上千条刻痕。光栅是近代物理实验中时常用到的一种重要光学元件,主要用来分光而形成光谱。波分解复用器也可以利用光栅制作。所有缝对应点发出的光线到P点时都满足干涉加强的条件,因而在P点处形成明条纹。一般来说,光栅上每单位长度的狭缝条数很多,光栅常数(a+b)很小,各级明条纹的位置分得很开。