哈尔滨工业大学光学题3光的干涉课件

1、光的干涉以直线独立传播为基础折射、反射定律几何光学：波动光学：以麦克斯韦电磁理论为基础，主要研究光的干涉、衍射、偏振现象光的干涉部分总结例题分析作业题分析11光的干涉和相干条件光的干涉部分总结频率相同存在相互平行的振动分量位相差稳定 1）双光束干涉2）光的相干条件2干涉问题的基本类型2）多光束干涉球面波和平面的干涉两球面波的干涉两平面波的干涉21）光的干涉两列或多列光波在空间传播时相遇迭加，若满足相干条件，合光强不再是各个波列光强的简单相加，我们称这种光强重新分布的现象为光波的干涉。3干涉求解的问题2）矢量图解法4求相干光强分布的方法1）三角函数法2）干涉条纹的形状、间距、条纹反衬度以及条纹的

2、移动变化 等特征。1）波前平面上的相干光强分布AA1A2A33波的叠加原理3）复振幅迭加法 5球面波复振幅表达式的特点 其中方向从点光源Q指向观察场点P 求解球面波问题时要将r展开成： 使用条件：满足相干条件46平面波复振幅表达式的特点方向从坐标原点O指向观察场点P7双光束干涉问题的求解方法 1）相干光强凡是双光束问题，其相干光强分布：2）位相差和光程差：不需具体求解往往需要根据问题的已知条件从位相差或光程差的一般表达式出发具体求解。58多光束干涉问题的求解方法1）求出每一束相干光的位相： 2）写出每一束相干光的复振幅： 3）求出复振幅的和： 4）求出相干光强 5）令 得到干涉条纹形状方程，再

3、由此进一步求出干涉 条纹的特征。71将透镜对剖后再沿光轴方向将两半块透镜错开一定距离放置，单色点光源 S 放置在透镜左方，经透镜在右方形成两个间距为 2a 的实像点 S1 和 S2，在 S1 和 S2 的中点处放置一个与光轴垂直的观察屏幕，构成梅斯林干涉装置。标出屏幕上的相干区域？在傍轴条件下求屏上干涉条纹的形状和间距？例题分析M解：如图1，过光源S做过透镜L1和L2顶部边框处的光线，其交于点M。（1）相干区是S2MS1三角 形围成的区域.82一列波长为、在x-z平面沿与z轴成角方向传播的平面波与一列源点在轴上距坐标原点为a、波长也是的球面波在z=0平面相遇发生干涉。设球面波在源点处和平面波在

4、坐标原点处的实际初位相均为零，在傍轴条件下求z=0平面上干涉条纹的形状和间距？解：因此只求光程差就可以给出条纹特征，不必求合光强和位相差。 ( , )即 就是产生明纹的条件，即干涉条纹形状方程球面波： 平面波： 10双光束问题因此 干涉条纹是以(asin,0)为圆心的同心圆 令 条纹间距即为 113如图，三束相干平行光在坐标原点O 处的初位相 ，1）复数法设 12振幅比A1:A2:A3=1:2:1，传播方向均与x-z平面平行，与z轴的夹角分别为,0,-，试用复数法和矢量图解法求z=0波前上的光强分布函数，并分析干涉条纹的特征。-Ozx解： 2）矢量图解法： 3）干涉条纹特征 （1）条纹形状干涉

5、图样为垂直于x轴的直线条纹 14，得： 令（2）条纹间距 明条纹形状方程： （3）条纹反衬度 （4）只有 和 两束波时的双光束干涉的条纹特征为干涉场产生明纹函数，垂直于轴的直线条纹。条纹间距 15（5）三光束干涉与两光束的干涉条纹特征的比较两光束干涉条纹间距比三光束时缩小一半三光束干涉条纹的锐度增加为两光束时的四倍P148-6求向P(x0,y0,z0)点会聚的球面波的复振幅。任取一场点Q(x,y,z)源点P到场点Q的距离为:解： 位相分布：因为考虑的是会聚球面波，所以有：0是点源P的实际初相位球面波的复振幅为：P169-41718P180-2如图中观测情况，杨氏双缝干涉条纹：等间距的平行条纹。

6、历史上最早的测量波长一种是实际方法。19P180-3如图情况，记录介质（x, y）上的干涉条纹与 x 轴垂直，与 y 轴平行。干涉条纹间距：两束光对称入射(1)时，(2)时，(3)上述两种情况下干涉条纹的空间分辨率分别为：f1和f2均小于记录介质的空间分辨率，所以可以记录上述两种条纹。P181-7zxOC(0,0,-a)根据题意可写出z=0的平面上平面波和傍轴球面波的复振幅分布函数分别为：解： 其中常数，是两列波在的平面的原点 z=0 处的位相差。 总的复振幅分布为： 干涉强度分布为： 20平面上任意一场点（x,y）处两列波的位相差等于常数的轨迹为等光强的轨迹，也就是干涉条纹的轨迹 。干涉条纹的轨迹方程为：所以干涉条纹的形状是以原点为中心的一系列同心圆环 第N级亮环的条件为： 干涉条纹间距：如取 为 2 的整数倍，即当中心为亮点的情形，得N级亮环半径：21 在杨氏双孔干涉装置的圆孔 S1后面放置一块厚度为 t 、折射率为n=1.58的平板薄玻璃。若双孔所在屏到屏幕的垂直距离为D=