第一章光的干涉

1、1、第1章光的干涉，1.2两个单色波叠加形成的干涉图样，1.3两个光束在波面上的干涉，1.4干涉条纹的可见度，光波的时间相干性和空间相干性，1.1波的独立性、叠加性和相干性，1.5菲涅耳公式，1.6分钟振幅薄膜干涉(1)等倾干涉，2、第1章光的干涉1.7分数振幅薄膜干涉(2)等厚干涉，1.8迈克尔逊干涉仪，1.9法布里-珀罗干涉仪，多光束干涉， 1.10干涉现象的一些应用，牛顿环、3、3、相干和非相干叠加，一个光的电磁理论，1.1波的独立性，叠加和相干，什么是干涉现象？ 摘要：1，2，3，相干叠加条件，两个振动的叠加，4，相长干涉和相消干涉，4，1，光的电磁理论，以及电磁波，它由变化的电场和磁

2、场激发并在空气中传播。频率沿x轴传播的平面电磁波可以写成：光是电磁波，5，1，光的电磁理论，光在真空中的速度，光在介质中的速度，介质的折射率，ms-1，在光带中，r 1，1，光的速度和介质的折射率，6，光的电磁理论电场强度的振幅平方通常用来表示光强：2光强，3波三个特征量：v、v=，当光波通过不同的介质时，v会变化，只有不变。两排或多排波浪叠加在一起。如果两个波的频率相同，在观测时间内波动不会被打断，并且在相遇处振动方向几乎沿同一条直线，那么它们叠加产生的合成振动在某些地方会增强，在某些地方会减弱。这种强度随空间周期性变化的现象称为干涉。干涉形成的整个图形称为干涉图形。干涉现象干涉是波动过程的

3、一个基本特征。任何能产生干扰的现象都可以被认为是波动的。8，连贯？为什么普通独立光源发出的光波没有干涉现象(称为无关)，只有光源通过特殊装置如杨氏干涉。下面，通过分析两行光波的叠加来讨论相干和非相干的区别。3.相干和非相干叠加，矢量合成法可以用来合成频率相同、振动方向相同的简谐振动。、然后：3。相干和非相干叠加，10，因为实际观测总是长时间内的平均强度(即光振动周期的观测时间)，其中观测时间就是观测时间。其中，第三个术语叫做连贯术语。1，这意味着在观察时间内，两列波是恒定的，相位差是恒定的。讨论了两种情况：3。相干和非相干叠加，11，这意味着在观察时间内振动是间歇的，相干项为零。2，因此两个列

4、的初始相位不规则地独立变化，并且在观察时间内，相位差概率从02开始多次相等地经历所有可能的值。此时，组合振动强度等于两部分振动强度之和，这正是两个独立光源叠加光波的情况，这被称为非相干叠加。3。相干和非相干叠加，12。3。相干叠加条件。上面讨论的第一种情况会有干涉现象，这种现象称为相干叠加；在第二种情况下，两个振动之间的相位差在观察时间内不规则地变化，并且没有干涉现象，这被称为非相干叠加。相干叠加的三个条件是：相位差是常数。频率是一样的，振动方向几乎是一样的，而在观察时间里，重点是在第三个。是否有干扰通常取决于相位差是否恒定。3。相干和非相干叠加，13。4。干涉是相长的和相消的，(j=0，1，

5、2，3)，然后组合振动的平均值达到最大值，称为(j=0，1，2，3)，强度达到最大值(相长干涉)，3。相干和不相干的叠加。回顾总结，1。什么是干扰现象？相干和非相干：讨论两个振动的叠加，观察时间-光振动周期时回顾总结，1，当恒定时，(1)干涉相长：(2)干涉消除：1。干涉相长和相消条件，两个单色点光源的干涉图形的形状，3。屏幕上的光强分布规律，即明暗条纹位置，4。讨论两点干涉条纹的特性，形成两种干涉图样，1 .相位差和光程差，17。托马斯杨的边缘、氦氖激光、S1、S2。如果用光度计测量，那么如图所示的实验现象是：1.2单色波叠加恢复的干涉图样、18、两个相干波相遇，如果峰-峰、谷-谷相遇，出现

6、亮条纹，峰和谷相遇。黑色条纹出现。这里涉及相位差的问题。1.2单色光波叠加形成的干涉图样、19、1.2单色光波叠加恢复的干涉图样、本节讨论两个单色点光源发出的光波的叠加。如图所示，由两个单色点光源S1和S2发射的相干光波叠加在空间的任意点p上。由两个波源在p点发射的光波的表达式为：其中，是两个波源的初始相位，叠加后，20，相位差和光程差，1.2单色光波叠加形成的干涉图样，其中，是真空中的光的波长，n1和n2是r1和r2路径上两个光波的折射率。包括两个术语：(1)初始相位差，可用于实验，并通过透镜实现，以便于简单讨论。21，(2)如果初始相位差为零，则1.2单色光波叠加形成的干涉图样、有相位差和

7、光程差，(称为光程差，称为光程差。(这是光程差和相位差之间的可互换关系，这是波动光学的主题曲。)，22，(3)两个相邻干涉条纹的光程差变化如下：两个干涉图样的形成，1.2单色光波叠加形成的干涉图样，1，干涉相长和相消条件，(。其中j称为干扰电平，注意j从0开始。23，两个干涉图样的形成，两个单色点光源的干涉图样的形状，考虑到nn2，的情况，那么，在空间中叠加两行光波后，同一水平条纹的空间点的几何位置应满足以下条件：这些点的轨迹以S1和S2为轴。两个干涉图样的形成，两个单色点光源的干涉图样的形状，整个干涉图样空间分布的总体轮廓，双曲面与光屏的交点，25光屏上光强的分布规律，3个光屏，即明暗条纹的

8、位置，1.2单色光波叠加形成的干涉图样，如图所示，考虑干涉图样与S1。凌，r0d，那么，光程差，根据干涉相长抵消条件，我们可以得到：亮条纹位置：暗条纹位置：光强分布：(在A1A2时间)，26，(1)两个相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离，4讨论两点干涉条纹的特性，1.2由单色光波构成，中点为0，所有颜色的光都是相长的。因此，当白光光源干涉时，0级亮条纹是白光，并且在两侧有一些彩色条纹。27，4讨论了两点干涉条纹的特征，1.2单色光波叠加形成的干涉图样，(3)众所周知，干涉图样实质上反映了参与相干叠加的光波之间相位差的空间分布，即干涉图样的强度分布记录了相位差的信息。这在全息照相术中非常重要。(4

9、)如果在S1之后放置透明电介质板，条纹将如何移动？条纹上移。为什么两个独立的光源不相关？1.3两个光束在波分平面上的干涉、2。典型干扰实验，2。典型干扰实验设备。获得相干光的方法：原理：(1)杨氏装置：(2)菲涅耳双反射镜3360，(3)劳氏反射镜3360，半波损耗，装置，实例。在它们的光叠加后，即使振动方向相同，组合光强度也是：(1)同一原子发射前后两个波列的振动方向和初始相位是相互独立的。为什么两个独立的光源不相关？1.3两束光在波面上的干涉、(2)不同原子发射的波列的振动方向和初始相位是相互独立的。由同一批原子发射并通过不同光路的两个系列波。虽然每个原子的发光变化很快，但任何相位变化总是

10、同时发生在这两个波上，所以当它们到达同一个观测点时，它们总是保持恒定的相位差。有两种方法：分波面法和分振幅法，一种原理：随时到达观测点，两种方法获得相干光，典型干涉实验，1.3分波面双光束干涉，1，获得相干光的方法：31，三种分波面装置：(1)杨氏装置3360，2典型1801年，杨在实验中首次获得了两个相干光波，成功地完成了著名的“杨氏双缝干涉实验”，并首次确定了光波在清晰形式下的叠加原理如果S、S1和S2是平行狭缝，当用单色光照射时，干涉条纹是明暗交替的线性条纹。32、(1)杨氏装置：1.3波分双光束干涉，杨氏双缝干涉实验是历史上重要的实验装置，其干涉条纹在屏幕上的分布就是上面讨论的双光束干

11、涉情况。亮条纹位置：暗条纹位置：光强分布：33，并且光路之一被插入到电介质片中；(光路改变)，投射光束有一定的倾角；()、入射多色光；(相关)，2个典型干涉实验，1.3分波双光束干涉，(1)杨氏装置：34，2个典型干涉实验，(2)菲涅耳双反射镜，1.3分波双光束干涉，历史背景：杨氏干涉结果发表后，一些光粒子理论的倡导者对此提出质疑。为了回答这个问题，菲涅尔在1818年用双面镜实现了光的干涉。本实验没有狭缝，排除了光与狭缝边缘相互作用的可能性，为光波理论的建立扫清了道路。(2)菲涅耳双镜，1.3波分双光束干涉，装置：如图所示，M1和M2是两个小夹角的平面镜，S为狭缝光源，狭缝平行于两个平面镜的交点。s发出的光波被两个平面镜反射，反射光似乎是从两个虚像S1和S2发出的，这两个虚像满足相干条件，会在两个反射光的叠加区域产生干涉条纹。36，(2)菲涅耳双反射镜，亮条纹位置：暗条纹位置：两个相邻条纹之间的距离：让我们假设从S到双面反射镜交点的距离是R，双面反射镜交点和屏幕之间的距离是L，M1和M2之间的角度是：S1AS2()()，D2 RSIN，R0 RCOSLRL()。然后：R1，R，38，(3)劳埃德镜，2个典型干涉实验，1.3分波双光束干涉，单色光S投射到变黑的平板玻璃M上，由S和S的虚