第一章光的干涉

1、1、第1章光的干涉，1.2兩個單色波疊加形成的干涉圖樣，1.3兩個光束在波面上的干涉，1.4干涉條紋的可見度，光波的時間相干性和空間相干性，1.1波的獨立性、疊加性和相干性，1.5菲涅耳公式，1.6分鐘振幅薄膜干涉(1)等傾干涉，2、第1章光的干涉1.7分數(shù)振幅薄膜干涉(2)等厚干涉，1.8邁克爾遜干涉儀，1.9法布里-珀羅干涉儀，多光束干涉， 1.10干涉現(xiàn)象的一些應(yīng)用，牛頓環(huán)、3、3、相干和非相干疊加，一個光的電磁理論，1.1波的獨立性，疊加和相干，什么是干涉現(xiàn)象？ 摘要：1，2，3，相干疊加條件，兩個振動的疊加，4，相長干涉和相消干涉，4，1，光的電磁理論，以及電磁波，它由變化的電場和磁

2、場激發(fā)并在空氣中傳播。頻率沿x軸傳播的平面電磁波可以寫成：光是電磁波，5，1，光的電磁理論，光在真空中的速度，光在介質(zhì)中的速度，介質(zhì)的折射率，ms-1，在光帶中，r 1，1，光的速度和介質(zhì)的折射率，6，光的電磁理論電場強度的振幅平方通常用來表示光強：2光強，3波三個特征量：v、v=，當(dāng)光波通過不同的介質(zhì)時，v會變化，只有不變。兩排或多排波浪疊加在一起。如果兩個波的頻率相同，在觀測時間內(nèi)波動不會被打斷，并且在相遇處振動方向幾乎沿同一條直線，那么它們疊加產(chǎn)生的合成振動在某些地方會增強，在某些地方會減弱。這種強度隨空間周期性變化的現(xiàn)象稱為干涉。干涉形成的整個圖形稱為干涉圖形。干涉現(xiàn)象干涉是波動過程的

3、一個基本特征。任何能產(chǎn)生干擾的現(xiàn)象都可以被認為是波動的。8，連貫？為什么普通獨立光源發(fā)出的光波沒有干涉現(xiàn)象(稱為無關(guān))，只有光源通過特殊裝置如楊氏干涉。下面，通過分析兩行光波的疊加來討論相干和非相干的區(qū)別。3.相干和非相干疊加，矢量合成法可以用來合成頻率相同、振動方向相同的簡諧振動。、然后：3。相干和非相干疊加，10，因為實際觀測總是長時間內(nèi)的平均強度(即光振動周期的觀測時間)，其中觀測時間就是觀測時間。其中，第三個術(shù)語叫做連貫術(shù)語。1，這意味著在觀察時間內(nèi)，兩列波是恒定的，相位差是恒定的。討論了兩種情況：3。相干和非相干疊加，11，這意味著在觀察時間內(nèi)振動是間歇的，相干項為零。2，因此兩個列

4、的初始相位不規(guī)則地獨立變化，并且在觀察時間內(nèi)，相位差概率從02開始多次相等地經(jīng)歷所有可能的值。此時，組合振動強度等于兩部分振動強度之和，這正是兩個獨立光源疊加光波的情況，這被稱為非相干疊加。3。相干和非相干疊加，12。3。相干疊加條件。上面討論的第一種情況會有干涉現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為相干疊加；在第二種情況下，兩個振動之間的相位差在觀察時間內(nèi)不規(guī)則地變化，并且沒有干涉現(xiàn)象，這被稱為非相干疊加。相干疊加的三個條件是：相位差是常數(shù)。頻率是一樣的，振動方向幾乎是一樣的，而在觀察時間里，重點是在第三個。是否有干擾通常取決于相位差是否恒定。3。相干和非相干疊加，13。4。干涉是相長的和相消的，(j=0，1，

5、2，3)，然后組合振動的平均值達到最大值，稱為(j=0，1，2，3)，強度達到最大值(相長干涉)，3。相干和不相干的疊加。回顧總結(jié)，1。什么是干擾現(xiàn)象？相干和非相干：討論兩個振動的疊加，觀察時間-光振動周期時回顧總結(jié)，1，當(dāng)恒定時，(1)干涉相長：(2)干涉消除：1。干涉相長和相消條件，兩個單色點光源的干涉圖形的形狀，3。屏幕上的光強分布規(guī)律，即明暗條紋位置，4。討論兩點干涉條紋的特性，形成兩種干涉圖樣，1 .相位差和光程差，17。托馬斯楊的邊緣、氦氖激光、S1、S2。如果用光度計測量，那么如圖所示的實驗現(xiàn)象是：1.2單色波疊加恢復(fù)的干涉圖樣、18、兩個相干波相遇，如果峰-峰、谷-谷相遇，出現(xiàn)

6、亮條紋，峰和谷相遇。黑色條紋出現(xiàn)。這里涉及相位差的問題。1.2單色光波疊加形成的干涉圖樣、19、1.2單色光波疊加恢復(fù)的干涉圖樣、本節(jié)討論兩個單色點光源發(fā)出的光波的疊加。如圖所示，由兩個單色點光源S1和S2發(fā)射的相干光波疊加在空間的任意點p上。由兩個波源在p點發(fā)射的光波的表達式為：其中，是兩個波源的初始相位，疊加后，20，相位差和光程差，1.2單色光波疊加形成的干涉圖樣，其中，是真空中的光的波長，n1和n2是r1和r2路徑上兩個光波的折射率。包括兩個術(shù)語：(1)初始相位差，可用于實驗，并通過透鏡實現(xiàn)，以便于簡單討論。21，(2)如果初始相位差為零，則1.2單色光波疊加形成的干涉圖樣、有相位差和

7、光程差，(稱為光程差，稱為光程差。(這是光程差和相位差之間的可互換關(guān)系，這是波動光學(xué)的主題曲。)，22，(3)兩個相鄰干涉條紋的光程差變化如下：兩個干涉圖樣的形成，1.2單色光波疊加形成的干涉圖樣，1，干涉相長和相消條件，(。其中j稱為干擾電平，注意j從0開始。23，兩個干涉圖樣的形成，兩個單色點光源的干涉圖樣的形狀，考慮到nn2，的情況，那么，在空間中疊加兩行光波后，同一水平條紋的空間點的幾何位置應(yīng)滿足以下條件：這些點的軌跡以S1和S2為軸。兩個干涉圖樣的形成，兩個單色點光源的干涉圖樣的形狀，整個干涉圖樣空間分布的總體輪廓，雙曲面與光屏的交點，25光屏上光強的分布規(guī)律，3個光屏，即明暗條紋的

8、位置，1.2單色光波疊加形成的干涉圖樣，如圖所示，考慮干涉圖樣與S1。凌，r0d，那么，光程差，根據(jù)干涉相長抵消條件，我們可以得到：亮條紋位置：暗條紋位置：光強分布：(在A1A2時間)，26，(1)兩個相鄰亮條紋(或暗條紋)之間的距離，4討論兩點干涉條紋的特性，1.2由單色光波構(gòu)成，中點為0，所有顏色的光都是相長的。因此，當(dāng)白光光源干涉時，0級亮條紋是白光，并且在兩側(cè)有一些彩色條紋。27，4討論了兩點干涉條紋的特征，1.2單色光波疊加形成的干涉圖樣，(3)眾所周知，干涉圖樣實質(zhì)上反映了參與相干疊加的光波之間相位差的空間分布，即干涉圖樣的強度分布記錄了相位差的信息。這在全息照相術(shù)中非常重要。(4

9、)如果在S1之后放置透明電介質(zhì)板，條紋將如何移動？條紋上移。為什么兩個獨立的光源不相關(guān)？1.3兩個光束在波分平面上的干涉、2。典型干擾實驗，2。典型干擾實驗設(shè)備。獲得相干光的方法：原理：(1)楊氏裝置：(2)菲涅耳雙反射鏡3360，(3)勞氏反射鏡3360，半波損耗，裝置，實例。在它們的光疊加后，即使振動方向相同，組合光強度也是：(1)同一原子發(fā)射前后兩個波列的振動方向和初始相位是相互獨立的。為什么兩個獨立的光源不相關(guān)？1.3兩束光在波面上的干涉、(2)不同原子發(fā)射的波列的振動方向和初始相位是相互獨立的。由同一批原子發(fā)射并通過不同光路的兩個系列波。雖然每個原子的發(fā)光變化很快，但任何相位變化總是

10、同時發(fā)生在這兩個波上，所以當(dāng)它們到達同一個觀測點時，它們總是保持恒定的相位差。有兩種方法：分波面法和分振幅法，一種原理：隨時到達觀測點，兩種方法獲得相干光，典型干涉實驗，1.3分波面雙光束干涉，1，獲得相干光的方法：31，三種分波面裝置：(1)楊氏裝置3360，2典型1801年，楊在實驗中首次獲得了兩個相干光波，成功地完成了著名的“楊氏雙縫干涉實驗”，并首次確定了光波在清晰形式下的疊加原理如果S、S1和S2是平行狹縫，當(dāng)用單色光照射時，干涉條紋是明暗交替的線性條紋。32、(1)楊氏裝置：1.3波分雙光束干涉，楊氏雙縫干涉實驗是歷史上重要的實驗裝置，其干涉條紋在屏幕上的分布就是上面討論的雙光束干

11、涉情況。亮條紋位置：暗條紋位置：光強分布：33，并且光路之一被插入到電介質(zhì)片中；(光路改變)，投射光束有一定的傾角；()、入射多色光；(相關(guān))，2個典型干涉實驗，1.3分波雙光束干涉，(1)楊氏裝置：34，2個典型干涉實驗，(2)菲涅耳雙反射鏡，1.3分波雙光束干涉，歷史背景：楊氏干涉結(jié)果發(fā)表后，一些光粒子理論的倡導(dǎo)者對此提出質(zhì)疑。為了回答這個問題，菲涅爾在1818年用雙面鏡實現(xiàn)了光的干涉。本實驗沒有狹縫，排除了光與狹縫邊緣相互作用的可能性，為光波理論的建立掃清了道路。(2)菲涅耳雙鏡，1.3波分雙光束干涉，裝置：如圖所示，M1和M2是兩個小夾角的平面鏡，S為狹縫光源，狹縫平行于兩個平面鏡的交點。s發(fā)出的光波被兩個平面鏡反射，反射光似乎是從兩個虛像S1和S2發(fā)出的，這兩個虛像滿足相干條件，會在兩個反射光的疊加區(qū)域產(chǎn)生干涉條紋。36，(2)菲涅耳雙反射鏡，亮條紋位置：暗條紋位置：兩個相鄰條紋之間的距離：讓我們假設(shè)從S到雙面反射鏡交點的距離是R，雙面反射鏡交點和屏幕之間的距離是L，M1和M2之間的角度是：S1AS2()()，D2 RSIN，R0 RCOSLRL()。然后：R1，R，38，(3)勞埃德鏡，2個典型干涉實驗，1.3分波雙光束干涉，單色光S投射到變黑的平板玻璃M上，由S和S的虛