以英国物理学家牛顿为代表的几何光学,长期占据着光学发展的主导地位,直至光的干涉现象的产生。
1801年,英国物理学家托马斯·杨(1773—1829)在实验室里成功地观察到了光的干涉。两列或几列光波在空间相遇时相互叠加,在某些区域始终加强,在另一些区域则始终削弱,形成稳定的强弱分布的现象。当单色光通过第二个屏的双缝后,会再投影屏上投下明暗相间的条纹。(所谓的单色光,就是指频率一定的光,比如某一频率的红光。)而根据牛顿的几何光学(微粒学说),单色光通过双缝后,一定会在后面的投影屏上留下两条(缝所对应的)亮条纹。可实验的结果并非如此!可以说,双缝实验将长期占据统治地位的微粒学说彻底击溃。到底为什么会产生明暗相间的条纹呢?光的波动学说的领军人物开始了探究。我们要从类似的机械波的干涉来入手考虑问题,因为这种叠加情况与机械波的叠加太类似了。干涉现象是波动独有的特征(大家想一想在机械振动机械波中讲过的两列波的叠加问题),如果光真的是一种波,就必然会产生对应的光的干涉现象。利用机械波的叠加理论来解释双缝实验的结论,效果是非常棒的。如上图所示,如果用虚线圆周表示波谷,而用实线圆周表示波峰,我们可以画出一簇簇的同心圆,用起来表述实际过程中光波的传递,显然,会在投影屏上留下明暗相间的条纹。明条纹是两个缝中的两列光波实线圆周在屏上的交点,而暗条纹,则是两个缝中的两列光波,一实一虚两个圆周在屏上。