光波干涉的条件ppt课件

1、12.1 光的干涉和干涉系统光的干涉和干涉系统光的干涉景象是光的动摇性的主要特征，它是许光的干涉景象是光的动摇性的主要特征，它是许多光学仪器和丈量技术的根底。本章研讨光的干多光学仪器和丈量技术的根底。本章研讨光的干涉特性。涉特性。干涉的条件如何？干涉的条件如何？如何运用干涉景象进展丈量？如何运用干涉景象进展丈量？11( )cos()(121)E Pak rt22( )cos()(122)EPak rt1s2sP1E2E2r1r1k2k两者在两者在P点的合振动的光强表示为点的合振动的光强表示为204cos(126)2IIP点光强有最大值点光强有最大值2 (m=0,1,2,)m （127）P点光强

2、有最小值点光强有最小值21 (m=0,1,2,)m （128）两个频率和振动方向一样的单色光波的叠加两个频率和振动方向一样的单色光波的叠加210022n rr思索到两光波的初相位之差，那么两光波的相位差思索到两光波的初相位之差，那么两光波的相位差为为假设在调查时间内，两光波的初相位差坚持不变，假设在调查时间内，两光波的初相位差坚持不变，光程差也恒定不变，即光程差也恒定不变，即00;0dddtdt0ddt那么该点的强度不变，叠加区域内各点的强度都不那么该点的强度不变，叠加区域内各点的强度都不变，那么叠加区域内将构成稳定度的强度分布，称变，那么叠加区域内将构成稳定度的强度分布，称这种景象为干涉景象

3、这种景象为干涉景象1111122222exp()exp()EAi krtEAi krt普通情况下两列频率不同，单色线偏振光的矢量普通情况下两列频率不同，单色线偏振光的矢量波表示为波表示为两波在两波在 P 点处合振动的总光强为点处合振动的总光强为12121212 2cos(1)IIIIIIA A式中式中 121221(2)kkrt产生干涉的根本条件如何？产生干涉的根本条件如何？由由3式可知，两束光波叠加后的总强度中除了两式可知，两束光波叠加后的总强度中除了两列波的强度和之外，还多了一项交叉项列波的强度和之外，还多了一项交叉项 I12，它反映，它反映了这两束光的干涉效应，通常称为干涉项。了这两束光

4、的干涉效应，通常称为干涉项。思索到两个单色光波的振动方向之间的夹角思索到两个单色光波的振动方向之间的夹角，那么，那么叠加区域内某点的强度为叠加区域内某点的强度为11211222 2 co(3os sc)IIIII IIII由干涉项可知，影响光强条纹稳定分布的主要要素由干涉项可知，影响光强条纹稳定分布的主要要素是，两光束频率；两光束振动方向夹角；两光束的是，两光束频率；两光束振动方向夹角；两光束的初相位产生干涉景象的必要条件初相位产生干涉景象的必要条件1对干涉光束的频率要求对干涉光束的频率要求当两束光频率相等， = 0 ，干涉光强不随时间变化，可以得到稳定的干涉条纹分布。当两束光的频率不相等，

5、0 时，干涉条纹将随着时间产生挪动，且 愈大，条纹挪动速度愈快。当时间足够长时，图像就会弥散掉。要求两束光的频率相等。要求两束光的频率相等。2 2对两干涉束光振动方向的要求对两干涉束光振动方向的要求假设假设 = 0，两光束的振动方向一样，存在干涉项，两光束的振动方向一样，存在干涉项，总光强最大或者最小，条纹最明晰；总光强最大或者最小，条纹最明晰；假设假设 = / 2，两光束振动方向正交，不存在干，两光束振动方向正交，不存在干涉项，不发生干涉；涉项，不发生干涉；当当0 / 2时，干涉项处于最大和最小之间，时，干涉项处于最大和最小之间，因此，干涉条纹明晰度介于上面两种情况之间。因此，干涉条纹明晰度

6、介于上面两种情况之间。要求两干涉光束的振动具有一样方向的分量要求两干涉光束的振动具有一样方向的分量由干涉项可知，影响光强条纹稳定分布的主要要素由干涉项可知，影响光强条纹稳定分布的主要要素是，两光束频率；两光束振动方向夹角；两光束的是，两光束频率；两光束振动方向夹角；两光束的相位差产生干涉景象的必要条件相位差产生干涉景象的必要条件(3) 对两干涉光束初相位差的要求对两干涉光束初相位差的要求在频率一样，振动具有方向一样部分条件下，为了在频率一样，振动具有方向一样部分条件下，为了获得稳定的干涉图形，两干涉光束的初相位差必需获得稳定的干涉图形，两干涉光束的初相位差必需固定不变固定不变要求两干涉光波的初

7、相位差恒定。要求两干涉光波的初相位差恒定。满足上述三个条件的光波通常称为相关光波，满足上述三个条件的光波通常称为相关光波，相应的光源称为相关光源。相应的光源称为相关光源。4 4产生干涉景象的补充条件产生干涉景象的补充条件A A、两个光波到达某一点的光程差不能大于两者最小的、两个光波到达某一点的光程差不能大于两者最小的波列长度时间相关性波列长度时间相关性B B、光源大小必需小于临界宽度空间相关性、光源大小必需小于临界宽度空间相关性干涉景象的几点阐明干涉景象的几点阐明假设干涉项假设干涉项 I12 远小于两光束光强中较小的一个，远小于两光束光强中较小的一个，就不易察看到干涉景象；就不易察看到干涉景象

8、；假设两个光波的振动方向不平行，那么只需其中假设两个光波的振动方向不平行，那么只需其中平行分量才干构成干涉，而垂直分量将在察看面平行分量才干构成干涉，而垂直分量将在察看面上构成背景光，影响干涉条纹的明晰度上构成背景光，影响干涉条纹的明晰度干涉景象就是指这两束光在重叠区内构成的稳定干涉景象就是指这两束光在重叠区内构成的稳定的光强分布。所谓稳定，是指用肉眼或记录仪器的光强分布。所谓稳定，是指用肉眼或记录仪器能察看到或记录到条纹分布，不随时间变化。能察看到或记录到条纹分布，不随时间变化。问题：光既然是一种电磁波，就会具有动摇问题：光既然是一种电磁波，就会具有动摇的普通特征，应能产生干涉景象。但是，为

9、的普通特征，应能产生干涉景象。但是，为什么通常用两个日光灯照明时不会发现光的什么通常用两个日光灯照明时不会发现光的强弱稳定分布呢？强弱稳定分布呢？如何解释？如何解释？物质是由原子、分子或离子组成，而原子有带正电的物质是由原子、分子或离子组成，而原子有带正电的原子核及绕核运动的电子组成；原子核及绕核运动的电子组成；电子一方面绕核做轨道运动，一方面本身做自旋运动。电子一方面绕核做轨道运动，一方面本身做自旋运动。+2e-e-e原子核电子E0基态E1E2En激发态E高能级的原子自发地从高能级高能级的原子自发地从高能级E2继续不断地向低能继续不断地向低能级级E1跃迁，同时放出能量为跃迁，同时放出能量为

10、的光子的光子一个光子对应一个波长，一个余弦波一个光子对应一个波长，一个余弦波12EEh每个单个原子的发光都不是无休止的，每次发光动作每个单个原子的发光都不是无休止的，每次发光动作只能继续一定的时间，这个时间很短只能继续一定的时间，这个时间很短(小于小于10-8s)，因，因此每次原子发光只能产生振幅衰减的有限一段波列。此每次原子发光只能产生振幅衰减的有限一段波列。显然，这光波在真空中延伸的长度显然，这光波在真空中延伸的长度l=c。我们把这种。我们把这种具有确定频率具有确定频率v而长度有限的一段光波叫做一个波列。而长度有限的一段光波叫做一个波列。相应的波列长度小于相应的波列长度小于3m。 不同原子

11、产生的各个波列之间、同一个原子先后产生不同原子产生的各个波列之间、同一个原子先后产生的各个波列之间，都没有固定的相位关系，这样的两的各个波列之间，都没有固定的相位关系，这样的两个光波并不满足上述三个必要条件。普通来说很难构个光波并不满足上述三个必要条件。普通来说很难构成干涉景象。成干涉景象。不相关不相关( (不同原子发的不同原子发的光光) )不相关不相关( (同一原子先后发的同一原子先后发的光光) )分波面法：将一个波列的波面分成两部分或几部分分波面法：将一个波列的波面分成两部分或几部分,每一部分发出的波再相遇时，必然是相关的，杨氏每一部分发出的波再相遇时，必然是相关的，杨氏干涉就属于这种干涉方法。干涉就属于这种干涉方法。