【光的干涉与量子效应】干涉仪能够把微小光程变化转化为条纹移动

康普顿散射揭示光子与电子交换动量的过程。光同时具有波动描述与量子化交换特征。波粒二象性不能理解为光在两种小球间切换。瑞利散射在短波范围内通常更加强烈。晴朗天空呈蓝色与大气分子的散射有关。日落偏红与光穿过较长大气路径有关。云层发白涉及较大颗粒对多种波长的散射。虹由水滴中的折射反射和色散共同形成。

杨氏双缝实验展示了光的空间干涉条纹。相干光需要具有相对稳定的相位关系。普通独立光源通常难以形成稳定干涉条纹。光程是介质折射率沿传播路径的累积量。光程差决定相干光叠加时的相位差异。薄膜干涉与膜厚和入射角等因素有关。肥皂泡的彩色条纹主要来自薄膜干涉。油膜颜色不能简单解释为油本身具有彩虹色。

牛顿环由曲面与平面之间的薄层干涉形成。干涉仪能够把微小光程变化转化为条纹移动。迈克耳孙干涉仪通过分束后重新合束比较光程。光的衍射使有限孔径产生扩展的光斑。圆孔衍射图样中央常出现明亮的艾里斑。分辨率极限与波长和光学孔径有关。瑞利判据提供区分相邻点像的常用标准。光栅由许多规则排列的狭缝或刻线组成。

衍射光栅能够按波长分离不同频率的光。光栅分辨本领受有效刻线总数等因素影响。全息术记录光场的振幅与相位相关信息。全息图重建过程利用衍射恢复空间波前。激光通过受激辐射等机制产生特定光输出。激光通常具有较好的方向性和相干性。激光不一定只有单一频率或无限窄谱线。粒子数反转是许多激光器实现增益的条件。