9.2　波动光学

几何光学从光的直线传播、反射、折射等基本实验定律出发,讨论成像等特殊问题,它的方法是几何的,没有涉及光的本性,要真正理解光,必须研究光的波动性。19世纪下半叶,麦克斯韦认识到光是电磁波的一种形式,而且电磁波是横波。后来,人们确定可见光是波长范围在400～760 nm之间的电磁波,波长大于760 nm的电磁波称为红外线,波长小于400 nm的电磁波称为紫外线。7种可见光的波长范围如表9.3所示。

表9.3　可见光的波长范围

具有单一频率(或波长)的光称为单色光,包含多个频率(或波长)的光称为复色光,白光就是一种复色光。实际使用的单色光都是频率在某一频率附近极窄范围内的光。

房间里有两盏灯,经验告诉我们,我们看到每盏灯的光并不因另一盏灯是否存在而受到影响。该现象告诉我们,当两列光波在空间交叠时,它们的传播并不互相干扰,也就是说,每列波的传播各自独立进行,就像另一列波完全不存在一样,这就是所谓的光的独立传播定律。以上现象不是光波特有的,而是一般波动的性质,这就是波的独立传播定律。当存在两个或者多个光波同时传播时,如果光波的独立传播原理成立,则它们叠加的空间区域内,每一点的振动将等于各个光波独立存在时该点的振动之和,这就是光波的叠加原理。下面通过几个著名的实验,介绍光的波动性。