正文 第15章 光的幹涉原理(2 / 2)

第二個實驗是有直角的交接處的物體形成影子的時候,在通常的外部邊緣上,可以看到增加兩三種顏色的變化。這些,從角的平分線開始向兩側排列,向著角平分線以凸狀彎曲著。並且離角平分線越遠越細。這些邊緣也是在物體兩側對影子方向直接彎曲的光疊加的結果。

托馬斯·楊的實驗一是細竿衍射,實驗二是角衍射。1883年當古伊與1885年維恩在光以大角度斜射時,直接觀察到了邊界波;托馬斯·楊關於衍射中邊界波的觀念得到了證實。

托馬斯·楊對光的本性又作了進一步的爭辯,他說:“固執於牛頓的光的理論或現代光學專家的不太普遍的假說的人們,最好是對任何事物都要從他的自身的原理出發,提出實驗的說明。並且,如果他的這種努力失敗的話,他應該承認這些事實,至少應該停止目的在於反對這些事實及其所遵循的理論體係而發表的演講。”

從上述實驗或計算可以推論,平行光在傳播方向上的一定距離處,具有相反的性質,在疊加時,互相中和或互相抵消,光也就消失了。而且,還可以推論,這些性質對通過同一介質的相幹光來說,在離相幹光源為某距離的連續的同心麵上交替變化。由測定的一致性與同類現象的相似性,可以下結論說,這些間隔同薄膜彩色條紋的排列形式有關係。當然,光在密的介質中比在疏的介質中進行得更緩慢。而它同時也說明,這不是折射朝向密的介質的引力的結果。支持光的粒子說的人們,必須判斷這一理由的關鍵,即哪一方麵最弱這一點。但我們知道,聲音在同心的球麵上擴大,樂音互相中和,根據音的不同,由在不同的某一等間隔中,相繼而起的相反性質所形成。所以得出聲音同光的性質之間有非常相似的結論,也是完全可以的。

托馬斯·楊還用光由光疏介質射向光密介質界麵時,反射光產生半波損失的觀點,補充了他對薄膜的彩色條紋的解釋。

他在解釋光的偏振時,遇到了特殊的困難。這是由於馬呂斯和布儒斯特在光的偏振方麵取得重大研究成果後,頑固堅持牛頓的“微粒說”造成的。本來,偏振現象是橫波的特性,對偏振現象研究越深入就越有利於光的波動理論。這時,隻要將惠更斯與托馬斯·楊的“縱波”改成“橫波”,那麼其他問題就迎刃而解了。但是,馬呂斯和布儒斯特在波動理論尚未做出這一改變之前,強烈的反對波動理論。托馬斯·楊沒有隱匿困難,更沒有被困難所嚇倒,1811年,他在給馬呂斯的信中說:“你的實驗證明了我所采用的理論不足,但是這些實驗並沒有證明它是錯的”,六年後,他覺察到,若將聲波看成與水波類似的橫渡,那麼這個困難就可以得到較好的解決。1817年1月12日,他在寫給阿拉果的信中說:“根據這個學說的原理,所有波都象聲波一樣是通過均勻介質以同心球麵單獨傳播,在徑向方向上隻有粒子的前進或後退運動,以及伴隨它們的凝聚與稀疏。顯然波動說可以解釋橫向振動也在徑向方向上以相等速度傳播,但粒子的運動是在相對於徑向的某個恒定方向上,而這就是偏振。”這樣,托馬斯·楊根據波動理論對偏振現象作了最初的解釋。其後,菲涅耳與阿拉果更充分地驗證並解釋了它。

托馬斯·楊是英國一位多才多藝的科學家。他幼年聰明好學,貪婪地閱讀各種書籍,無論是古典的、天文的或科學的著作,他都不放過。19歲時開始學醫,曾獲醫學博士學位。23歲在倫敦行醫。1793年,發表了關於生理光學的論文《對視覺過程的觀察》,論文討論了人眼的調節作用,指出人眼之所以能夠觀察遠近不同的物體,是依靠眼內水晶體曲率半徑的變化。這實際上指明了人眼是可變焦距係統。他還認為,人眼視網膜有三種神經纖維分別對紅、黃、藍三種顏色敏感,並以此說明人眼的色盲和對顏色的辨別能力。

1801年,他接受了英國皇家研究院的自然哲學教授職務,第二年被委任為皇家研究院的外事秘書。在科學研究中,他不迷信權威,敢於創新,他的這種精神是永遠值得稱頌的。