波动光学的详细介绍

波动光学的详细介绍

19世纪60年代，J. C.麦克斯韦建立了统一电磁场理论，预言了电磁波的存在并给出了电磁波的波速公式。随后H. R.赫兹用实验方法产生了电磁波。光与电磁现象的一致性使人们确信光是电磁波的一种，光的经典波动理论与电磁理论融成了一体，产生了光的电磁理论。将电磁理论应用于晶体，对光在晶体中的传播规律给出了严格而圆满的解释。19世纪末，H. A.洛伦兹创立了电子论，他把物质的宏观性质归结为构成物质的电子的集体行为。电磁波的作用使带电粒子产生受迫振动并产生次级电磁波，根据这一理论解释了光的吸收、色散和散射等分子光学现象。这种经典的电磁理论并非十全十美，因在关于光与物质相互作用的问题上涉及微观粒子的行为，必须用量子理论才能得到彻底的解决。
波动光学的研究成果使人们对光的本性的认识得到了深化。在应用领域，以干涉原理为基础的干涉计量术为人们提供了精密测量和检验的手段（见干涉仪），其精度提高到前所未有的程度；衍射理论指出了提高光学仪器分辨本领的途径（见夫琅和费衍射）；衍射光栅已成为分离光谱线以进行光谱分析的重要色散元件；各种偏振器件和仪器用来对岩矿晶体进行检验和测量，等等。所有这些构成了应用光学的主要内容。 19世纪的光学是由英国医生托马斯·杨以复兴波动说的论文揭开序幕的。1801年，杨向皇家学会宣读了关于薄片颜色的论文，文中正式将干涉原理引入到光学之中，并且用这一原理解释薄片上的颜色和条纹面的衍射。在这篇论文中，杨还系统提出了波动光学的基本原理，提出了光波长的概念，并给出了测定结果。正是由于光波长太短，以至遇障碍物拐弯能力不大，这也是人们很难观察到这类现象的原因。又于1803年发表了物理光学的实验和计算，对双缝干涉现象进一步作出了解释。在1807年出版的《自然哲学讲义》中，杨系统阐述了他提出的波动光学的基本原理。
几乎独立的提出的波动说的还有法国物理学家菲涅尔（1788～1827）。1815年，他向科学院提交了第一篇光学论文，文中仔细研究了光的衍射现象，并提出了光的干涉原理。后来，菲涅尔与杨齐心协力，在波动学说基础上的光学实验大量涌现，使19世纪在波动光学方面取得了重大发展。