在第二十章中，我們知道，兩列波相遇疊加，要想發(fā)生干涉，必須滿足以下三個(gè)相干條件：（1）振動(dòng)方向相同；（2）頻率相同；（3）相位相同或相位差恒定。這三個(gè)條件必須同時(shí)具備，缺一不可。
在第十五章中，我們知道，平時(shí)看到的光線不是單個(gè)光列，而是許許多多光列混合在一起形成的，這些光列由光源中大量原子發(fā)出，包含了各種頻率，它們的振動(dòng)方向、相位也都各不相同、隨機(jī)分布。因此，這樣的光線顯然不滿足上面的三個(gè)相干條件，是非相干光。
比如看書(shū)時(shí)，用兩盞燈照明，比一盞燈更亮，書(shū)桌上亮度也更均勻。從物理上講，這兩盞燈發(fā)出的光線，在桌面上相遇屬于非相干疊加。
如何才能得到相干疊加呢？
要想得到相干疊加，必須確保三個(gè)相干條件成立。
楊氏干涉實(shí)驗(yàn)
1801年，T. Young首先設(shè)計(jì)了光的干涉實(shí)驗(yàn)，用光的波動(dòng)性解釋了光的干涉現(xiàn)象，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果第一次測(cè)算出了光的波長(zhǎng)。T. Young的這個(gè)實(shí)驗(yàn)有力地支持了光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)。
圖1給出了楊氏干涉實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。由單色光源、單孔屏、雙孔屏及觀察屏四部分組成。
圖1 楊氏干涉實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
單色光源
單色光源意思是說(shuō)，發(fā)出的光是單色的，只包含一個(gè)頻率的振動(dòng)。這是理想情況。實(shí)際上，無(wú)論是自然界還是在實(shí)驗(yàn)室里，都不存在單一頻率的光源，不論顏色如何純凈，總有一定的頻率分布，即單色光實(shí)際上是復(fù)色光。
除了激光是單色性很好的光源外，實(shí)驗(yàn)室中常使用棱鏡或者光柵分光儀，獲得比較理想的單色光。如圖2所示，狹縫對(duì)準(zhǔn)光譜，只要狹縫足夠窄，從狹縫中的出射光就認(rèn)為是單色光。但是，狹縫畢竟有一定的寬度，所以，出射光實(shí)際上是復(fù)色光。
圖2 棱鏡分光儀
單孔屏
單色光源發(fā)出的光，照射到單孔屏上，透過(guò)小孔射出。只要小孔孔徑足夠小，可以認(rèn)為單孔屏就是一個(gè)點(diǎn)光源。如圖3所示
圖3 點(diǎn)光源
所謂點(diǎn)光源，意思是這個(gè)光源就是一個(gè)點(diǎn)，向四面八方發(fā)出光線。經(jīng)過(guò)相同傳播時(shí)間同相位的點(diǎn)組成的面，稱為波面。點(diǎn)光源的波面是一個(gè)球面，球面上各點(diǎn)光的振動(dòng)方向一致，頻率相同，位相相同。
雙孔屏
雙孔屏上的兩個(gè)小孔相對(duì)單孔屏對(duì)稱分布，相距很小，孔徑也足夠小，可以認(rèn)為雙孔屏就是兩個(gè)點(diǎn)光源。當(dāng)光球面波同時(shí)傳播到雙孔時(shí)，從雙孔射出的光相遇時(shí)滿足相干條件，屏幕上不是均勻照明，而是呈現(xiàn)出明暗相間的干涉條紋，如圖4所示（圖中光線色彩是為了方便查看，不是光線本身的顏色）。
圖4 楊氏實(shí)驗(yàn)干涉結(jié)果
知道雙孔之間的距離、雙孔屏到觀察屏的距離，測(cè)量得到屏幕上相鄰亮條紋的間隔，就可以計(jì)算出光波的波長(zhǎng)。
