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　　光學中研究光的本性以及光在媒質中傳播時各種性質的學科。物理光學過去也稱“波動光學”，從光是一種波動出發，能說明光的干涉、衍射和偏振等現象。而在赫茲用實驗證實了麥克斯韋關于光是電磁波的假說以后，物理光學也能在這個基礎上解釋光在傳播過程中與物質發生相互作用時的部分現象，如吸收，散射和色散等，而且獲得一定成功。但光的電磁理論不能解釋光和物質相互作用的另一些現象，如光電效應、康普 頓效應及各種原子和分子發射的特征光譜的規律等;在這些現象中，光表現出它的粒子性。本世紀以來，這方面的研究形成了物理光學的另一部門“量子光學”。

　　【楊氏干涉實驗】楊格于1801年設法穩定兩光源之相位差，首次做出可見光之干涉實驗，并由此求出可見光波之波長。其方法是，使太陽光通過一擋板上之小孔使成單一光源，再使此單一光源射到另一擋板上，此板上有兩相隔很近的小孔，且各與單光源等距離，則此兩同相位之兩光源在屏幕上形成干涉條紋。因為通過第二擋板上兩小孔之光因來自同一光源，故其波長相等，并且維持一定的相位關系(一般均維 持同相)，因而能在屏幕上形成固定不變的干涉條紋。若X為屏幕上某一明(或暗)條紋與中心點O的距離，D為雙孔所在面與屏幕之間的距離，2a為兩針孔S1，S2間之 距離(通常小于1毫米)，λ為S光源及副光源S1、S2所發出的光之波長。

　　兩光源發出的兩列光源必然在空間相迭加，在傳播中兩波各有各的波峰和波谷。當兩列波的波峰和波峰或波谷和波谷相重疊之點必為亮點。這些亮點至S1與S2的光程差必為波長λ的整數倍。在兩列波的波峰與波谷相重疊之點必為暗點，這些暗點至S1與S2的光程差必為波長λ/2的整數倍。實驗結果的干涉條紋如圖4-24所示，它是以P0點為對稱點而明暗相間的條紋。P0點處的中央條紋是明條紋。當用不同的單色光源作實驗時，各明暗條紋的間距并不相同。波長較短的單色光如紫光，條紋較密;波長較長的單色光如紅光，條紋較稀。另外，如果用白光作實驗，在屏幕上只有中央條紋是白色的。在中央白色條紋的兩側，由于各單色光的明暗條紋的位置不同，形成由紫而紅的彩色條紋。干涉明暗條紋的條件由圖4-25所示。

　　【薄膜干涉】水面上的薄層油膜，機動車在潮濕柏油道上所遺留下來的油跡，或是肥皂泡等，都會在白光中出現燦爛的彩色。所有上述的各例中，均是由薄膜干涉現象引起的。若將一用金屬細絲制成的矩形框架，浸以肥皂水形成一層薄膜，然后用弧光燈的白光或陽光照射于其上，就呈現出典型的薄膜干涉。其中一部分是由反射光產生的干涉條紋，而其余的則從皂液膜中透過去。此時從反射光中可以看到許多與水平框架上緣平行的彩色橫條紋。不但如此，這些橫條紋還會慢慢地向下移動，愈靠近框架上緣則愈寬。此外，透射光在白幕上也顯示出許多彩色橫條紋，但比起反射光中的條紋要暗淡得多。如果用單色光代替白光，則彩色現象會立即消失，而出現的便是一些彩色條紋的花樣類似于明暗相間的條紋。在1800年英國科學家楊格指出薄膜彩色條紋之形成，是因為干涉現象所致。

　　【牛頓環】又稱“牛頓圈”。光的一種干涉圖樣，是一些明暗相間的同心圓環。例如用一個曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一平面玻璃接觸，在日光下或用白光照射時，可以看到接處點為一暗點，其周圍為一些明暗相間的彩色圓環;而用單色光照射時，則表現為一些明暗相間的單色圓圈。這些圓圈的距離不等，隨離中心點的距離的增加而逐漸變窄。它們是由球面上和平面上反射的光線相互干涉而形成的干涉條紋。在加工光學元件時，廣泛采用牛頓環的原理來檢查平面或曲面的面型準確度。

　　圖4-28為牛頓環的示意圖，B為底下的平面玻璃，A為平凸透鏡，其與平面玻璃的接觸點為O，在O點的四周則是平面玻璃與凸透鏡所夾的空氣氣隙。當平行單色光垂直入射于凸透鏡的平表面時。在空氣氣隙的上下兩表面所引起的反射光線形成相干光。