PDF《第三章：光的干涉》

1 3-01 波的迭加和波的干涉

1 波的迭加原理

2 波的干涉和相干迭加条件

3 普通光源发光的微观机制和特点

4 干涉的反衬度

第三章:光的干涉 两列波在空间相遇

2 相遇后,仍然独自传播 ? 若是粒子相遇,则将发生碰撞,各自的状态都将改变

3 振动在相遇点的叠加 合振动

4 1 光的叠加原理 ? A.

波的独立传播定律 ? 不同的波列波在空间相遇时,如扰动不十分强,各列波将 保持各自的特性不变,继续传播,相互之间没有影响. ? B.波的叠加原理 ? 几列波在相遇点所引起的扰动是各列波独自在该点所引起 的扰动的叠加(矢量的线性叠加,矢量和).

5 成立的条件 ? 传播介质为线性介质. ? 振动不十分强.在振动很强烈时,线性介质会变为非线性 的. ? 注意要点:不是强度的叠加,也不是振幅的简单相加,而 是振动矢量(瞬时值)的叠加. ? 对于电磁波,就是电场强度(电场分量,光矢量)、磁场 强度的叠加

6 定态光波叠加的方法 对于同频率、同振动方向的单色光 A.代数法:瞬时值叠加 合振动 振幅 相位 叠加之后,仍然是原频率的定态光波

7 相位处处相同 相位处处相反 叠加后的定态光波 叠加之后的振动取决于 两列波的相位差

8 由瞬时值所引出的矢量方法 ? 合振动的振幅与两列波的振幅之间满足余弦公式

9 B.复数法 :复振幅相加 振幅和相位的表达式与代数方法相同

10 C.振幅矢量法:复振幅的矢量相加 ? 在复空间中 ,复振幅用矢量表示

11 ? 连续多个振幅矢量的叠加 各个矢量首尾相接, 夹角为相应的相位差

12 光的叠加强度 ? 光的频率是1014 Hz,其变化周期比仪器的响应时间小得 多?光强的测量值只能是一定时间内的平均值 ? 定态光波的光强,就是电场强度振幅平方的平均值 两列波在空间P点的相位差

13 两列波在空间P点相位差的讨论 A、Δφ 在观察时间内不是定值,而是随时间改变,是时间 的随机函数 是两列光的强度简单相加,没有干涉现象;

或者说它们是 不相干的.

14 两列波在空间P点相位差的讨论 B、 Δφ 在观察时间内不随时间改变 即两列波在空间不同的地点有不同的位相差,叠加后有不 同的强度,出现干涉现象. Δφ 只与空间位置有关,即不同的空间点具有不同的位相 差,因而有不同的数值. 干涉项

15 干涉相长 干涉相消 两列波在空间相遇,使得光的能量重新分布,称为 干涉现象.能够产生干涉的光,称为相干光

16 平面波干涉的简单例子 接收屏上不同位置光强不同,出现条纹 干涉相长 干涉相消

17 球面波干涉的简单例子 接收屏上不同位置光强不同,出现条纹

18 2.光的相干条件(稳定干涉) ? (1)ω相同;

? (2)Δφ 稳定;

? (3)存在相互平行的振动分量.

19 总光强是两列波的光强之和,无干涉. 两列波的振动方向相互垂直 按矢量叠加 数量关系 光强是复振幅模的平方 A. 两列光之间电矢量的相对方向

20 如两振动不平行,可将其中一个正交分解为和另一个分别 平行、垂直的分量,再进行叠加.其中垂直的分量作为背 底,不参与干涉. 背底光强

21 B. 不同频率单色波的叠加 ? 振动方向相同、传播方向相同,频率不同 不是定态光波

22 非定态光波

23 低频波对高频波的振幅调制

24 ? 形成光学拍,拍频为??? ,强度分布随时间和空间变化. ? 结论: ? 1. 不同频率单色光叠加形成光学拍;