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杨氏双缝干涉实验是物理学史上最重要的实验之一。这个实验由英国物理学家托马斯·杨在1801年完成,它首次清楚地展示了光的波动性质。实验装置包括一个光源、一个带有两个平行狭缝的屏障,以及一个用于观察的屏幕。
当光照射到双缝上时,根据惠更斯原理,每个狭缝都可以看作是一个新的点光源。这两个点光源会发出次级球面波,向各个方向传播。这些波在双缝后面的空间中相遇并发生叠加,为后续的干涉现象奠定了基础。
干涉现象的产生有明确的数学条件。当两束光的光程差等于波长的整数倍时,发生相长干涉,形成亮条纹。当光程差等于半波长的奇数倍时,发生相消干涉,形成暗条纹。这些条件决定了屏幕上明暗条纹的分布规律。
当光通过双缝后,在观察屏上形成了明暗相间的干涉条纹。中央是最亮的亮条纹,两侧交替出现暗条纹和亮条纹。这种规律的条纹图样是光波干涉的直接证据,清楚地表明光具有波动性质,而不是简单的粒子流。
杨氏双缝干涉实验在科学史上具有重要的里程碑意义。它首次明确证明了光的波动性,推翻了牛顿提出的光微粒说,奠定了波动光学的基础。这个实验不仅改变了人们对光本质的认识,还为后来量子力学的发展提供了重要启示,展现了光的波粒二象性这一深刻的物理概念。