大学物理 光波的干涉2010_1

大学物理光的干涉
第18章光的干涉
918.1 光波
918.2 (分波阵面干涉)扬氏双缝干涉182(分波阵面干涉)扬氏双缝干涉918.3 分振幅干涉(薄膜干涉)
183分振幅干涉(薄膜干涉) 918.4 干涉现象的应用
18.1光
18.1 光波
我们都知道光，但是,却很难说清楚光是什么.对光有两种解释：微粒学说和波动学说
对光有两种解释
光是波动则光的行为必须符合波动的一切物理性质。

nm 400nm
760光是电磁波可见光波长)
101(9m nm −=波动光学研究光的干涉衍射和偏振现象波动光学研究光的干涉、衍射和偏振现象。

因为光是横波所以具有偏振特性。

因为光是横波，所以具有偏振特性。

轴在 y 波线上沿平面上E y xy E 振动故称偏振。

x z H •E 矢量称光矢量
电矢量是光的视觉量。

2π
−+−−=Δr r P 点的振动：
P
()()1212ϕϕλϕ1r ()ϕω+=t E E cos 02r ⎛r ⎟⎠
⎞⎜⎝+±=111012cos ϕλπωt E E ⎟⎞⎜⎛+±=222022cos ϕπωr t E E ⎠
⎝λ
2π−+−−=Δr r 干涉使空间有光
()()
1212ϕϕλϕ1r 强度的明暗分布2
r 与实际情况不符？！ϕ
Δ++=cos 22121I I I I I 21I I =⎟⎞⎜⎛Δ=Δ+=cos 4cos 122ϕI I I ()⎠
⎝211ϕ
⎧ππ
22k ()()()⎩⎨+=−+−−=Δπϕϕλϕ121212k r r 1r ()constant
12=−ϕϕ2
r P 点的明暗保持稳定()constant
12≠−ϕϕ空间P 点的明暗将不能保持稳定！如果明暗变化的频率超过人的视觉的分辨能力，其视觉效果为均亮度觉效果为平均亮度。

两个相同的独立的光源：
t f =ϕt =由于原子跃迁的随机性()
22()f 11ϕ()constant
12≠−ϕϕ空间光波干涉的明暗分布将不能保持间光波干涉的明暗分布将不能保持稳定，其空间视觉效果为平均亮度！
空间有光波的叠加，但人眼不可观察！
使两个光源：
constant
=−如果改进实验技术使两个光源()12ϕϕ空间光波干涉的明暗分布将保持稳定，其空间视觉效果为稳定的明暗分布！
空间有光波的干涉，人眼可以观察！得相
获得相干光:原则将同波列的光分成两束经不同路经原则：将同一波列的光分成两束，经不同路经后相遇，产生干涉。

－分波阵面！
x
x
λ
⎞⎛D x λ
⎞⎛=D ⎛⎟⎠
⎜⎝=d ⎟⎠
⎜⎝−d x 2⎟
⎠
⎞
⎜⎝Δ=2cos 42
1ϕI I 1
4I 2
1I I =D ⎞⎛λ
k x ⎟⎜±=
x 10
-1
-0.5
0.5
1
-0.4-0.200.20.4
x 10
-1
-0.5
0.5
1
-0.4-0.200.20.4
x 10
-1
-0.5
0.5
1
-0.4-0.200.20.4
光的相干条件（稳定干涉）
两列光波
9频率相同
9振动方向相同
9初相位差恒定
2.光程
杨氏干涉：
()
22⎧±=−=Δππ
k r r ()()1221⎩⎨+±π
λϕk λk 几何路程差
考虑光在介质中传播：
n
真空中：T
C ⋅=λ′C
u <∵
透镜可以改变光的传播方向，但不附加光程差。

注意光线的光程变化
注意两光线的光程变化：
n
()d
n1
−
=
δ
d
()
21
n n d
δ=−1n
2
n
d
介质中的Young 实验：
⎧±λk ()()21221⎪⎩
⎪
⎨+±=−λ
k r r ⎧()() 1221⎪⎪⎨+±±=−λλk k r r n ()
21D
x
d r r =−2⎩
d
()
⎪⎪⎧+⎟⎠
⎞
⎜⎝⎛λk d D
212⎪⎪⎩⎨
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=λk d
D x
0=x k =0 中央亮条纹：
d
()
⎪⎪⎧+⎟⎠
⎞
⎜⎝⎛λk d D
212⎪⎪⎩⎨
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=λk d
D x
0=x k =0 中央亮条纹：。