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光学知识总结

（一）光的本性学说发展史上的五个学说

1.牛顿的微粒说：认为光是沿直线高速粒子流，它能解释光的反

射和直线传播，难以解释折射和衍射等现象。

2.惠更斯的波动说：认为光是某种振动，以波的形式向周围传播，

它能解释光的干涉和衍射现象但难以解释光电效应。

3.麦克斯韦的电磁说：认为光是电磁波，实验依据是赫兹实验证

明了光与电磁波在真空中传播速度相等且均为横波。

4.爱因斯坦的光子说：认为光的传播是一份一份的，每一份叫一

个光子，其能量与它的频率成正比，即，光子说能成功地解释光电效

应现象。

5.德布罗意的波粒二象性学说：认为光是既有粒子性，又有波动

性。个别光子表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性，频率大

的光子粒子性明显，而频率小的光子波动性明显。

（二）光的干涉

1.相干光及相干光源

两束频率相同，振动情况总是相同的光叫相干光；能够产生相干

光的光源叫相干光源。

2.光的干涉

干涉现象：两束（或几束）相干光在空间相遇，互相叠加，在叠

加区域，光在一些地方互相加强，在另一些地方互相削弱，这种现象

叫光的干涉。

干涉图样：在光的叠加区域放一光屏，就能看到干涉条纹，叫干

涉图样。单色光的干涉条纹是明暗相间的条纹，白光的干涉条纹是彩

色的条纹

干涉条件：两列光（或几列光）的频率相同，或振动情况完全相

同

注：干涉现象是波动独有的特征，光能发生干涉现象，证明了光

确实是一种波。

3.双缝干涉

（1）双缝干涉产生原理：当某点到两缝的路程差为波长的整数倍

时，到达该点的光互相加强为亮纹；当某点到两缝的路程差为半波长

的奇数倍时，到达该点的光互相削弱出现暗纹，条纹间距跟光的波长

成正比。

（2）产生稳定干涉的条件：两列光的频率相等且振动状态相同，

相干光源可用同一束光分成两列获得。

（3）双缝干涉图样：单色光时是明暗相间条纹，且宽度相等，白

光时是彩色条纹。4.薄膜干涉的产生原因

由薄膜的前、后表面的反射光叠加而产生干涉，出现明、暗相间

条纹。

注意：白光产生薄膜干涉时得彩色条纹

5.光的波长和频率

（1）各色光有不同的频率，红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫色光的

频率从低到高排列（光的颜色由频率决定，光频率由光源决定，与介

质无关）。

（2）波速、波长和频率的关系：。

注意：①光在不同介质中传播时，速度不同，频率不变，故在不

同介质中波长要改变。

②在真空中各色光速度相同，故按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫

色光的顺序波长变小。

6.光干涉在技术上的应用

（1）表面平直检测（利用薄膜干涉原理）

（2）镜头增透膜：（利用薄膜干涉，使薄膜厚度为入射光在薄膜

中波长的1/4）

（三）光的衍射

1.波的衍射

波的衍射：波在传播时遇到障碍物能够绕过障碍物传播的现象

2.光的衍射及明显衍射的条件

光能绕过障碍物（或小孔）的传播现象叫光的衍射现象

明显衍射条件：只有在障碍物（或孔）的尺寸与光的波长差不多

或者更小的情况下，可以清楚地看到光的衍射。

注：

（1）光能发生衍射现象证明光是一种波。

（2）在明显衍射条件中，关于小孔的大小不能太小，因为小到一

定程度通过小孔的光的能量太小时，衍射现象也不会明显。

3.单缝衍射

在挡板上安装一个可调的狭缝，让单色平行光照射到狭缝上，狭

缝宽时，在挡板后面的光屏上得一与缝宽相当的亮线（说明光沿直线

传播），调到狭缝很窄时，亮线的亮度有所降低，但宽度反而增大

（说明光的传播离开了直线）。

单缝衍射图样：明暗相间的条纹，中央亮区宽两边变狭，如果用

白光做实验，则衍射图样为彩色条纹。

注：

（1）单缝衍射条纹与双缝干涉条纹的区别在于：前者中央亮区最

宽，两边变窄变暗，后者中央亮区的宽度与其他亮区宽度相等。

（2）将双缝干涉的一个狭缝挡住，双缝干涉图样变成单缝衍射图

样。

4.圆孔衍射

光线照射到带有圆孔的挡板上后，在挡板后面的光屏上得到一个

圆形亮斑。圆孔缩小，亮斑也缩小，当圆孔小到一定程度，亮斑反