第十一章光的干涉和干涉系统精品PPT课件

1、干涉条纹代表着光程差的等值线。
的光程差 是恒定的。
2、相邻两个干涉条纹之间其光程差
变化量为一个波长，位相差变 化2。
2.3.3 条纹间距和相干会聚角
1） 条纹间距：相邻两亮
条纹或相邻两暗条纹之间的 距离，记为e，e=Dλ/d
2）相干会聚角：达到屏上
某点的两条相干光线间的夹角， 记为ω,ω=d/D 。
3) 二者关系：e=λ/ ω，可
由λ和ω来判断条纹间距。
1.0源自文库
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
-4
-2
m-1
I
0
2
4
m m+2
e
s1
s
s2
A
ω
r1
P
r2
x
o
D
M
2.4 干涉条纹间隔与波长
条纹间隔 e , e 1 。
白光条纹 白条纹
0
x
白条纹
红光光强分布图
I
4I0
波长不同条纹间距不同
4d' d
＝r2 r1 (x d 2)2 y2 D2 (x d 2)2 y2 D2
对于亮条纹，＝m；有： x m 2
2
d 2
yz
2
m 2
2
1
小结：
1、P点的干涉条纹强度： I I1 I2 I1I2 cos
2、光程差D的计算：
r2
r1
2xd r2 r1
2xd 2D
d D
2. 实际中，d<<D,若同时x,y<<D,则r1+r2=2D
所以：
r2
r1
2xd r1 r2
xd D
I
4I 0
cos 2 [xd ] D
1） 当x=mλD/d (m=0,±1, ±2…)时，
d m D D d
m
P点有最大光强：I=4I0 ，出现亮条纹 . d (m 1/ 2) D
D
d
2） 当x=(m+1/2)λD/d(m=0,±1，±2…)，
(m 1/ 2)
P点有最小光强：I=0， 出现暗条纹。
3、干涉条纹图像
D x m d , I MAX 4I0
x (m 1) D , 2d
IMIN 0
2.3.2 杨氏干涉图样结论
杨氏干涉图样是由一系列平行等距的明暗直条纹组成，条纹 的分布呈余弦变化规律，条纹的走向垂直于x轴方向。如图:
[ ( k1 k 2 ) r ( 1 2 ) (1 2 ) t]
相位差恒定， 才能保证干 涉项不为零。
所以，可得出干涉项不为零的三个条件：
1. 振动方向相同
2. 频率相同 3. 相位差恒定
相干光波 相干光源
第二节 杨氏干涉实验
2.1 装置图
干涉图样计算
s1
s d o
s2
r1 r2
1
2d' d
1
0
2
d' d
1
4
d' d
1
x
紫光光强分布图
I 4I0
4 d' d
2
2
d' d
2
0
2 d' d
2
4
d' d
2
x
2.3.4 两单色相干点光源在空间形成的干涉场
在三维空间
中，干涉结
果：等光程 差面
局部位置 条纹
二、两个点源在空间形成的干涉场
在平面上，干涉条纹是光程差的等线；而在三维空间中
本章内容
第一节 光波干涉条件 第二节 杨氏干涉实验 第三节 条纹的可见度 第四节 平板的双光束干涉 第五节 典型的双光束干涉系统及其应用 第六节 多光束干涉及其应用 第七节 习题解答
第一节 光波干涉条件
1.1 定义：
在两个（或多个）光波叠加的区域，某些点的振 动始终加强，另一些点的振动始终减弱，形成该区 域内稳定的光强强弱分布的现象称为光的干涉现象。
I 4I0
光强分布图
r
4 d' 2 d' 0 2 d' 4d'
x
d
d
d
d
y
3、干涉条纹的意义
y
用光程差表示：
r2 r1 m 时
S1
IMAX 4I0 , 为亮条纹； S O
r2
r1
(m
1 2
)
时
S2
IMIN 0, 为暗条纹；
结论：
x
r1 w
P(x,y,D) x
r2
z
在同一条 纹上的任 意一点到 两个光源
r
D
A
D d
I p= ?
P
x
o
M
2.2 干涉图样的计算
波程差 r r2 r1 d sin
D d , sin tan x D
r d sin d x
D
2.3 计算强度
P点干涉条纹强度为：
I I1 I2 2
I1I 2
cos
4I0
cos 2
2
P点的强
将δ=k(r2-r1)带入得
I M＝I1＋I 2＋2
I1I 2 ，
Im
I1
I2
2
I
I1I 2
K 2 I1I2 (I1 I2 )
1.0
IM 0.8
I I1 I2 2 I1I2 cos
0.6
( I1
I2 )(1
2 I1
I1I 2 I2
cos )
Im
0.4 0.2
(I1 I2 )(1 K cos )
x
0.0
-4
-2
叠加
稳定强
注意 度分布
疑问：为什么教室里的日光灯发出的光波叠加不 能产生光的干涉呢？
不能形成干 涉条纹，哦， 产生干涉需 要一定条件！
1.2光波干涉的条件
两平面矢量波的叠加
两列光波：
E1
A
振 幅
1cos
(
k1
波 数
r
频
1t率 1)
初相位
E2 A2 cos ( k2 r 2t 2 )
叠加后合振动光强为：
度取决于
I
4I 0
cos 2 [
(r2
r1 ) ]
r2-r1 的值。
光强 I 的强弱取决于光程差 (r2 r1)
2.3.1 计算（r2-r1）
1. 引入坐标系，计算r1,r2及（ r2-r1 ）
s2(-d/2 ,0,0)
P(x,y,D）
s1(d/2 ,0,0)
r2
r1
2 xd r1 r2
I I1 I 2 I12 I1 I 2 2 E1 E2
I1 I 2 A1 A2 cos
其中： [ ( k1 k2 ) r ( 1 2 ) (1 2 ) t]
1.4 干涉项
A1·A2=A1A2Cosθ, 所 以，A1和A2的振动方向必须
相同。
I12 A1 A2 cos
x
3、干涉条纹的意义： 光程差的等值线。
4、干涉条纹的间隔： e
5、干涉条纹间隔与波长：多色光的干涉 6、两个点源在空间形成的干涉场：等光程差面
第三节 干涉条纹的可见度
一 、可见度定义：K (IM Im ) (IM Im )
K表征了干涉场中某处干涉条纹亮暗反差的程度。 对于双光束干涉：
0
2
4
二、振幅比 对条纹可见度的影响
K 2 I1I2 (I1 I2 )＝A212＋A1AA222 当A1 A2时，K＝1，对比度最好。
当A1 A2时，K 1，对比度变差。
三、光源宽度 对条纹可见度的影响
1、光源移动对光程差的影响
S'
x'
r1 r2
S1
r1
P
S0
r2
O
S2
S发出的光线到P：光程差 (r2 r1) (r2 r1)