光的干涉的研究历史及发展

因为光的干涉中使用的公式是：，这个公式的相关量有入射光的波

长λ、屏幕与双缝距离D、双缝距离d、两相邻条纹的宽度为△x，我们可以看到有波长这个量的出现，那么假设我们用未知波长的光来做杨氏双缝实验，那么我们是否可以测出未知光波的波长呢？这个让我们很是期待，当时，人们根据了这个想法，利用这个实验进行了首次的测量光波波长。首先我们先做干涉实验，得到清晰的干涉条纹后，我们可以用尺子测出屏幕与双缝的距离D，双缝间隔为d，相邻的两条明纹的宽度△x，利用公式：△x = Dλ/d，就可以得到λ=△xd /D,就可以算出光波波长，历史上正是从双缝干涉中首次测出光波的波长。 3.4.2测薄片的厚度和折射率

同理可得，根据杨氏双缝干涉实验我们可以看到更加明亮的平行等间距条纹，使得我们可以测出薄片的厚度和折射率。如果在双缝干涉装置中用一透明薄片覆盖其中一缝，干涉条纹就会移动，根据移动的条纹数目，薄片的厚度，光的波长，双缝距离就可以算出折射率，如果知道折射率就可以测出薄片的厚度。最主要的计算测量的方法是知任意三可求其一。 3.4.3测量长度微小改变量

在物体突然产生了微小的变化，比如当一个零件受到外界的影响如：热膨胀或者压力或者表面张力，在或者其他变故等，这种微小的该变量怎么能测出来呢？在光的干涉原理出现后，物理学家们想到了用光的干涉的方法可以测量出一个元件的长度微小的改变量，原理是利用恰当的装置中移动明显的干涉条纹，使它刚好能够吻合。精确读出条纹的移动量利用公式就可以测出它的高度的变化量。当时科学家们则是利用这种方法将这些微小的该变量计算出来。 3.5光的干涉重大性意义

托马斯·杨成功做出了光的干涉实验在科学史上做出了卓越的贡献，推进了光的波动性质的进一步探索。光的干涉巩固了光是以波动形式存在的说法，并不像牛顿提出的“微粒说”光以颗粒形式存在，“物理最美实验”之一是对这个实验的很高的评价。过了不久后物理学家们把杨氏双缝实验和著名的犹太裔物理学家爱因斯坦（Albert Einstein,1879-1955）的光量子假说概括起来首次得到了经

9

典的光的波动性和粒子性结合的二象性，不久又被法国波动力学创始人德布罗意(Louis Victor de Broglie，1892-1987)把量子力学应用到一切微粒上。

光的干涉这一种物理现象说明了光具有波动性这一种属性，托马斯·杨本人的光的干涉是一个解决了一些当时相关的问题。第一验证了波特有的性质干涉中光也有这种性质，说明光是一种波，第二解决了薄膜的彩色性等等。杨氏双缝干涉实验是一个能承上启下的重大实验，现代物理学中将光的干涉作为光的波动性的最具说服力的说法，光的干涉不仅反驳了坚不可摧的牛顿微粒说，奠定了波动说的基础，为之后光的偏振、衍射以及往后的光学研究等提供了理论依据。

所以说来，干涉现象肯定了波的相干性的加强的区域逐步加强，减弱的区域跟着减弱的这种现象，证实了光的波动性这一说法的可靠而且正确性，由于这样子，我们还可以用我们身边中的很多现象来阐明光具有波动性的，干涉实验可以解释为什么颜色的变化。例如，我们可以看到太阳光底下肥皂五彩颜色的泡泡，抬头看树上叶子看到的太阳光，透过薄刀片看到的像等等，这些都是生活中干涉的现象可以说明光具有波动性的特征。

4 应用

在现代高科技发展的日新月异的时代中，机器的使用是我们生活中必不可少的。目前，光的干涉技术已经被广泛地用于高精度小平面的平整度检测、高精度曲率半径的测量、光钎测压传感器、激光干涉测量技术等许多领域。 4.1高精度曲率半径干涉测量技术

曲率半径对我们来说并不陌生,我们也听说过这个名词,比如我们戴上非球面隐形眼镜的时候我们可以看到其中有标注曲率半径是多少毫米,为了使隐形眼镜更贴合我们的瞳孔,是要精细量出它的曲率半径是多少的,以至于让我们戴隐形的时候眼睛更加舒适。这个对我们来说的不陌生的名词其实是光学元件里面的不可缺少的检测部分。光学元件对我们的生活越来越重加之我们对光学元件的使用越来越广泛,所以在满足人类需求的同时,我们对它的要要求逐渐慢慢地提高。

10

光的干涉检测作为主要手段被应用于检测光学元件中。现在，高精度曲率半径在使用过程中，我们采用的方法一般都是用干涉测量技术法，因为这种方法在不断的走向技术的成熟，而且通过检测结果精确而且非常可靠。这种干涉测量技术的两个非常有利的方向是第一设备更小就像美国研发出来世界第一台计算机一样由原来的150平方米到如今的笔记本一样大小准备走进我们的生活。第二是测量的精度水准更高。

传统的光学曲率半径检测设备通常是靠目视法评估干涉图像的好坏,其操作复杂琐碎,多个步骤增加了测量的偶然误差,因此测量精度收到了限制,采用测量曲率半径的办法有许多,传统有球面样板法、球径仪法、刀口阴影法??。这些方法测量精度不高而且定量困难,高精度曲率半径干涉测量技术克服了这些缺陷发展起来了。高精度曲率半径干涉测量技术是首先对一个光学元件的曲率的半径进行它的顶点和圆心和尾部进行精确的定位，然后用干涉长度测量的方法将其精准地测出来，再进行计算得出结论。由于目前在光学生产的加工中,高精度曲率半径干涉测量技术可以解决在需要测量的光学曲率半径范围大到平面,小到几毫米的范围,所以目前,高精度曲率半径干涉测量技术在国外越加成熟、测量范围也越加广泛、测量精度也不断改善,更加服务奉献于科技的进步。 4.2光纤干涉传感器

至今，光纤传感器的研究已经经历了半个世纪，我们知道光纤的反应速度很快，例如在我们身边出现且与我们息息相关的光纤上网。对于干涉传感器技术的逐步发展壮大，干涉型光纤传感器的种类也越来多且功能越来越强大。第一有可以放大水声的光纤水听器，有测量温度变化量的光纤温度传感器，有测量压力差的光纤压力传感器，有测量振动频率的光纤振动传感器，更加有甚者是测量生物酶的光纤生物传感器等等。基于干涉原理的干涉型光纤传感器是光纤传感器家族中的重要成员，干涉型光纤传感器和其他的传感器的检测的原理是基本相同的，是由于受到外界因素影响到光纤的感受范围引起光纤的热膨胀、横方向应变、压力或者其他原因导致的让它的光纤横向、纵向、轴向、总长度发生微小的变化时，干涉传感器便能测出来，但是不同在于，光纤受外界影响所发生的反应比较灵敏，

11

因此在这些情况下测出来比较精确。此类传感器的测量精度和灵敏度都远胜于其他测量方法。

为了获得干涉效应，光纤干涉仪中的两束（或者多束）光之间在经过不同光程后会形成一个相位差，当这个相位差满足一定条件时就会产生干涉谱线，因此在所有干涉型光纤传感器中都要有光的分束和光的汇聚元件。而且其中一束光波容易受到外界影响，只有这样才能最终感测到外界环境的变化，在光纤干涉仪中，能进行光波的时间和光谱信息来测量外界的环境。

干涉型光纤传感器和传统的干涉仪比较起来，它具有质量轻、灵敏度高、抵抗电磁干扰等多重好处，还可以完成狭小空间、特殊环境下的传感任务，在今天的航空航天、民用基础建设、交通运输以及生物医学等很多领域都有了很广泛的应用，在给人们生活提供便捷的同时能完善人们对生活中各种如水压、大气压、振动各方面数据的需求,大大地加强和改善人们对生活中物理量的认识。

5 结束语

在定下我的这篇论文的写作内容之后的这一段时间以来，我翻阅了有史以来最多有关于光的物理学史的书籍，我看的书主要有1981年版丁弗·卡约里的《物理学史》、《时与光》、《光的物理学史》等，通过联系古代近代现代物理学史探索光的干涉的经历中，不仅在我的物理原有知识水平上掌握了更多有关于光的物理学史上从人类凿木取火的光源的研究开始到今天激光、光纤的研究历史，与此同时使我加深了对光的干涉的提出背景，从定义、原理应用出发研究光的干涉到认识到光的干涉的历史研究及发展，写论文能够大大提高了我的文字组织能力还有提高我的学习能力，我完成此篇论文的同时让我较深如地理解了本文的研究对象光的干涉的实质、历史及发展。对于翻阅光学书籍的时候，我的心里有对物理学家们深深的佩服以及他们对真理的不懈的追求的那种精神所折服，最后，光的干涉在物理学史上具有举足轻重的作用，是学习物理的我们值得不断研究进修的方向，同时在本文中提到的观点和方法还有待在对光的干涉的学习研究中不断努力发现积累和完善。

12