光的波动说的两员大将——托马斯•杨和菲涅耳

托马斯·杨

托马斯·杨（Thomas Young，1773—1829），英国物理学家、医生，光的波动说的奠基人之一。1773年6月13日生于萨默塞特郡的米菲尔顿。他出身于商人和教友会会员的家庭，自幼智力过人，有神童之称，2岁会阅读，4岁能背诵英国诗人的佳作和拉丁文诗，9岁掌握车工工艺，能自制一些物理仪器，9～14岁自学并掌握了牛顿的微分法，学会多种语言（法、意、波斯、阿拉伯等）。尽管父母送他进过不少学校，但他主要把自学作为获得科学知识的主要手段，曾先后在伦敦大学、爱丁堡大学和哥廷根大学学习医学。21岁时，即以他的第一篇医学论文成为英国皇家学会会员。由于他对生理光学和声学的强烈兴趣（对声学的爱好与他的音乐和乐器演奏才能密切有关，他能弹奏当时的各种乐器），后来转而研究物理学。1801—1803年任伦敦皇家学院教授。（皇家学院是美国出生的伦福德伯爵发起和出资创办的独特的学院。）1811年起在伦敦行医。1818年起兼任经度局秘书，领导《海事历书》的出版工作，同时他还担任英国皇家学会国际联络秘书，为大英百科全书撰写过四十多种科学家传记。他的一生曾研究过多种学科（物理、数学、医学、天文、地球物理、语言学、动物学、考古学、科学史等），并精通绘画和音乐。在科学史上堪称百科全书式的学者，但更以物理学家著称于世。1829年5月10日在英国伦敦逝世，终年56岁。

托马斯·杨是波动光学的奠基人之一。他对光、声振动的实验研究，使他确信二者的相似性和波动说的正确性。在关于光的本性的争论中，1800年正是微粒说占上风的时期，他发表了《关于光和声的实验与研究提纲》的论文，文中他公开向牛顿提出挑战：“尽管我仰慕牛顿的大名，但是我并不因此而认为他是万无一失的。我……遗憾地看到，他也会弄错，而他的权威有时甚至可能阻碍科学的进步。”他从水波和声波的实验出发，大胆提出：在一定条件下，重叠的波可以互相减弱，甚至抵消。从1801年起，他担任皇家学院的教授期间，完成了干涉现象的一系列杰出的研究工作。他做了著名的杨氏干涉实验，为光的波动说奠定了基础。杨氏干涉实验的巧妙之处在于，他让通过一个小针孔S0的一束光，再通过两个小针孔S1和S2，变成两束光。这样的两束光因为来自同一光源，所以它们是相干的。结果表明，在光屏上果然看见了明暗相间的干涉图样。后来，又以狭缝代替针孔，进行了双缝干涉实验，得到了更明亮的干涉条纹。在他之前，不少人曾进行过光的干涉实验。由于他们是用两个独立的非相干光源发出的两束光迭加，因此，这些实验都失败了。这一实验为波动光学的复兴作出了开创性的工作，由于它的重大意义，已作为物理学的经典实验之一流传于世。

他用这个实验首先引入干涉概念论证了波动说，又利用波动说解释了牛顿环的成因和薄膜的彩色。1801年他引入叠加原理，把惠更斯的波动理论和牛顿的色彩理论结合起来，成功地解释了规则光栅产生的色彩现象。1803年，他又用波动理论解释了障碍物影子具有彩色毛边的现象。1820年他用比较完善的波动理论对光的偏振作出了比较满意的解释，认为只要承认光波是横波，必然会产生偏振现象。托马斯·杨发表了《物理光学的实验和计算》一文，力图用他自己发现的干涉现象解释衍射现象，以便把干涉和衍射联系起来，文中还提出当光由光密媒质反射时，光的相位将改变半个波长即所谓半波损失。

他还第一个测量了7种颜色光的波长，从而完全确认了光的周期性，为光的波动理论找到了又一个强有力的证据。他曾从生理角度说明了人眼的色盲现象；他还建立了三原色原理，指出一切色彩都可以从红、绿、蓝这三种原色的不同比例的混和而得到。

托马斯·杨对弹性力学很有研究，特别是对胡克定律和弹性模量。后人为了纪念杨氏的贡献，把纵向弹性模量（正应力与线应变之比）称为杨氏模量。他还首先使用运动物体的能量一词来代替活力。
 

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