楊氏干涉

光的波動說，當時少有實驗支持，楊氏可以說是波動說的大功臣之一，他不但發現了光的干涉現象，而且替波動說注入了新血，即干涉原理重疊原理，他能夠解釋薄膜的彩色環紋。他並利用牛頓的實驗數據，來決定不同顏色光的波長。

<背景>
        托馬斯‧楊（Thomas Young 1773-1829) 是英國物理學家和醫生，從小聰慧過人，14歲即精通七種語言，博覽群書，多才多藝，17歲時就己精讀過牛頓的力學和光學著作。他才華橫溢，興趣遍及文學、科學和醫學，對彈性力學很有研究，破譯過古埃及的象形文字…。成年後他決定選取的職業是醫生，但對物理學也有很深的造詣，在學醫時，研究過眼睛的構造和其光學特性，同時還致力於改進眼科醫療器械。就是在研究眼睛如何接受不同顏色的光這一類問題時，對光的波動性有了進一步的認識，導致他對牛頓做過的光學實驗和有關學說進行深入的思考和審查。1801年托馬斯‧楊發展了惠更斯的波動理論，成功地解釋了干涉現象。

<干涉原理>

       "當同一束光的兩部分從不同的路徑，精確地或者非常接近地沿同一方向進入人眼，則在光線的路程差是某一長度的整數倍處光將最強，而在干涉區之間的中間帶則最弱，這一長度對於不同顏色的光是不同的。"

        托馬斯‧楊明確指出，要使兩部分光的作用疊加，必須是這兩部分的光發自同一光源，通過不同路線到達同一點。這正是托馬斯‧楊高人一籌的地方，許多人想用實驗演示光的干涉現象，但是他們用的是兩個不同光源，這樣的光疊加在一起，由於光源的獨立性不滿足相干條件，不曾產生干涉，所以他們都失敗了。

<楊氏雙縫干涉實驗>

        在1807年托馬斯‧楊的論文中描述了他的雙縫實驗，他寫道："使一束單色光照射一塊屏，屏上面開有兩個小洞或狹縫，可認為這兩部洞或縫就是光的發散中心，光通過他們向各個方向衍射。在這種情況下，當新形成的兩束光射到一個放置在它們前進方向上的屏上時，就會形成寬度近於相等的若干條暗帶。……圖形的中心則總是亮的。
        托馬斯‧楊還從測量到的干涉條紋間距，計算出了不同顏色光的波長：

紅光：7×10^-7米；紫光：4.2×10^-7米，平均約為5.6×10^-7米。
        這些結果與近代的精確值近似相等。

        雙縫干涉實驗為托馬斯‧楊的波動學說，提供了確鑿的証據，使牛頓的微粒說遇到了嚴重的挑戰。托馬斯‧楊在他的論文中寫道："儘管我仰慕牛頓的大名，但我並不因此非得認為他是百無一失的。我……遺憾地看到他也會弄錯，而他的權威也許有時甚至阻礙了科學的進步。"

        果然，托馬斯‧楊由於提出干涉原理而受到當時一些權威學者的圍攻，其中一位以牛頓學術權威自居的布勞安(Henry Brougham)攻擊得最為刻薄，說托馬斯‧楊的文章"沒有任何價值"，"稱不上是實驗"，干涉原理是"荒唐"和"不合邏輯"的等等。一二十年間，竟沒有人理解托馬斯‧楊的工作。據說，托馬斯‧楊為回駁布勞安專門撰寫的論文竟無處發表，只好印成小冊子，小冊子出版後，"只賣出一本"。

<薄膜干涉>

        考慮一光源所發出的光線Ａ，經一透明薄板（或薄膜）後，即會產生連續的反射及透射光，如下圖所示。

        圖中示出二組平行光，一為多次反射所引起的光線１，２，３，…，另一則為多條透射光線ａ，ｂ，ｃ，…所組成。在這兩組中，每一組中的光線，強度依次遞減。且因各條光線所經的光程長度不同，產生光程差，引起了相角差，因此而發生干涉。

<牛頓環干涉>

        牛頓做了一個實驗，用一長焦距的透鏡及一玻璃薄片組成，使一平行光經透鏡再射向玻璃片，然後由玻璃片，經空氣層再射回至透鏡，如下頁圖所示。這種裝置，實際上為一種斜角薄膜（此時的薄膜即為玻璃片與透鏡間的空氣）的干涉情形。

.<楊氏在科學上的貢獻>

• 雙縫實驗確証光的干涉原理( 1801 )，復興惠更斯(Christian Huygens) 的光波動學說。
• 最早描述和測量像散性(1801)。
• 提出色視覺理論，該理論為亥姆霍玆(Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz)發展成著名的楊氏-亥姆霍玆理論。
• 對彈性﹝楊氏彈性係數﹞、血流動力學、毛細作用和潮汐等理論均有重要貢獻。