光电技术.ppt
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光电技术简介-PPT精选文档
干 性
高
亮
度
R S 光
SR应 用 测 量 光谱测量 物理性质测量 表面、界面测量
应
用
太 屋 大 太 宇
阳 顶 规 阳 宙
能 发 模 能 发
发电 电 集中发电 汽车 电
功 能 器 件
纤
通
信
系
高清晰度图像系统 壁挂式大型电视 立体显示器 高清晰度摄像机
光电子计算机 超 高 速 运 算 (ps~fs) 2维 并 行 处 理 光互连
理学院物理科学与技术系 School of Science, Physical Science and Technology Department 杨应平
理学院物理科学与技术系
School of Science, Physical Science and Technology Department
杨应平
功 激 光 太 光 光 液 集 量
能 光 接 阳 开 调 晶 成 子
ห้องสมุดไป่ตู้
器 、 收 能 关 制 器 光 效
件 发 光 器 件 器 件 电 池 器 件 路 应 器 件
新
量 容 大 超
信息高速公路 光纤传输 相干光传输 量子光传输 光交换
功
多媒体 传真、电话、可视电话 广播、有线电势 光盘、CD 激光打印机
“光”和“电”彼此间渗透和结合==〉 光电混合系统
------（简称）光电系统
理学院物理科学与技术系 School of Science, Physical Science and Technology Department 杨应平
1.2 光电系统
研究大功率光辐射的产生、控制、 利用和转换--光电能量系统 以光辐射和电子流为(光电子)信息 载体，通过光电或电光相互变换方 法，进行相关的信息处理--光电信 息系统
高
亮
度
R S 光
SR应 用 测 量 光谱测量 物理性质测量 表面、界面测量
应
用
太 屋 大 太 宇
阳 顶 规 阳 宙
能 发 模 能 发
发电 电 集中发电 汽车 电
功 能 器 件
纤
通
信
系
高清晰度图像系统 壁挂式大型电视 立体显示器 高清晰度摄像机
光电子计算机 超 高 速 运 算 (ps~fs) 2维 并 行 处 理 光互连
理学院物理科学与技术系 School of Science, Physical Science and Technology Department 杨应平
理学院物理科学与技术系
School of Science, Physical Science and Technology Department
杨应平
功 激 光 太 光 光 液 集 量
能 光 接 阳 开 调 晶 成 子
ห้องสมุดไป่ตู้
器 、 收 能 关 制 器 光 效
件 发 光 器 件 器 件 电 池 器 件 路 应 器 件
新
量 容 大 超
信息高速公路 光纤传输 相干光传输 量子光传输 光交换
功
多媒体 传真、电话、可视电话 广播、有线电势 光盘、CD 激光打印机
“光”和“电”彼此间渗透和结合==〉 光电混合系统
------（简称）光电系统
理学院物理科学与技术系 School of Science, Physical Science and Technology Department 杨应平
1.2 光电系统
研究大功率光辐射的产生、控制、 利用和转换--光电能量系统 以光辐射和电子流为(光电子)信息 载体，通过光电或电光相互变换方 法，进行相关的信息处理--光电信 息系统
《光电检测技术》课件
生物医学
光电检测技术在生物医学领域的 应用包括光谱分析、荧光成像、 激光共聚焦显微镜等，有助于疾 病的诊断和治疗。
工业生产
光电检测技术在工业生产中的应 用包括产品质量检测、生产线自 动化控制等，可以提高生产效率 和产品质量。
光电检测技术的发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，光电检测技术 将逐渐实现智能化，能够自动识别和分类
目标，提高检测精度和效率。
微型化
随着微纳加工技术的发展，光电检测器件 将逐渐微型化，能够应用于更广泛的领域
，如生物医疗、环境监测等。
高光谱成像
高光谱成像技术能够获取目标的多光谱信 息，有助于更准确地分析物质成分和状态 ，是光电检测技术的重要发展方向。
多模态融合
将多种光电检测技术进行融合，实现多模 态信息获取和分析，能够提高检测的准确 性和可靠性。
利用光电检测技术快速读取条形码的设备
详细描述
光电式条形码阅读器通过发射光源和接收装置，快速扫描条形码并将光信号转 换成电信号，实现快速、准确地读取条形码信息。广泛应用于超市、图书馆、 物流等领域，提高信息录入效率和准确性。
光电式指纹识别系统
总结词
利用光电检测技术进行指纹识别的系统
详细描述
光电式指纹识别系统通过发射光源和图像传感器，获取指纹的反射光信号，再转换成电信号进行处理。系统能够 实现高精度、高速度的指纹识别，广泛应用于身份认证、门禁控制等领域，提高安全到探测器表面时，光子与材料中的电子相 互作用，使电子从束缚状态跃迁到导带，形成光生电压或电流，从而实现对光 信号的探测。
03
常见的光伏探测器有硅、锗等。
光子探测器
光子探测器是利用光子效应制成的探测器，主要应用于紫外、可见和近红外波段的探测。
《光电检测技术基础》课件
信息量大
光电检测技术受到环境因素的影响较大，如温度、湿度、光照等，可能导致测量误差。
对环境条件敏感
光电检测设备通常较为昂贵，对于一些小型企业和实验室而言，购置和维护成本较高。
设备成本高
光电检测技术需要专业的知识和技能，操作和维护需要专业人员，限制了其在某些领域的应用。
专业性强
由于获取的信息量大，对数据的解读和分析需要较高的专业水平，增加了使用难度。
光纤传感技术是一种利用光纤作为敏感元件进行测量的技术，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、可远程测量等特点。它主要用于测量温度、压力、位移等参数，在石油化工、航空航天、交通运输等领域有广泛应用。
光电检测技术的优缺点分析
05
光电检测技术利用光子与物质的相互作用，能够实现高精度的测量，尤其在光谱分析、激光雷达等领域具有显著优势。
数据解读难度大
通过改进设备结构和材料，降低环境因素对检测结果的影响，提高检测的稳定性和可靠性。
提高稳定性与可靠性
加强光电检测技术与其它相关领域的交叉融合，如物理学、化学、生物学等，拓展其在前沿科学研究中的应用。
多学科交叉融合
通过技术优化和规模化生产，降低光电检测设备的成本，促进其在更广泛领域的推广应用。
光电式传感器的应用非常广泛，例如在自动控制系统中用于检测光束的通断，在测量领域用于检测物体的位置和尺寸，在环保领域用于检测烟尘、水质等。
光电式传感器通常由光电器件、测量电路和机械装置组成，其中光电器件是核心部分，其性能直接影响传感器的测量精度和稳定性。
红外检测技术是一种利用红外辐射进行检测的技术，具有非接触、高精度、高灵敏度等特点。它主要用于测量温度、气体浓度、湿度等参数，在工业生产和科学研究等领域有广泛应用。
显示系统
光电检测技术PPT培训课件
光电检测技术的发展趋势
总结词
光电检测技术未来将朝着高精度、高速度、智能化方向发展。
详细描述
随着科技的不断进步，光电检测技术将进一步提高检测精度和速度，实现更快速、更准确的信息获取 和处理。同时，光电检测技术将与人工智能、机器学习等技术相结合，实现智能化检测和自动化决策 ，为各领域的快速发展提供有力支持。
各类光电检测技术的应用场景
可见光检测技术
广泛应用于图像采集、安防监控、交通拍 照等领域。
激光雷达技术
广泛应用于机器人导航、无人驾驶、智能 制造等领域。
红外检测技术
广泛应用于温度测量、无损检测、消防报 警等领域。
X射线检测技术
广泛应用于医疗影像、工业无损检测、安 全检查等领域。
紫外检测技术
广泛应用于荧光显微镜、化学分析仪器、 环境监测等领域。
04
光电检测技术的实际应用案例
光电检测技术在工业自动化中的应用
总结词
质量检测
光电检测技术在工业自动化领域的应用广 泛，主要用于生产线上的质量检测、位置 检测和速度控制等。
通过光电检测技术对生产线上的产品进行 表面缺陷、尺寸、重量等质量参数的检测 ，确保产品质量符合要求。
位置检测
速度控制
利用光电检测技术对生产线上的产品位置 进行精确检测，实现自动化控制和调整。
详细描述
光电检测技术利用光子与电子的相互作用，将光信号转换为电信号，实现对各 种物理量、化学量和生物量的检测。该技术具有高精度、高灵敏度、高可靠性 等优点，广泛应用于各个领域。
光电检测技术的应用领域
总结词
光电检测技术在多个领域都有广泛应用。
详细描述
在工业自动化领域，光电检测技术用于产品质量检测、生产线监控等；在医疗领域，光电检测技术用于医疗诊断、 生物分析等；在环保领域，光电检测技术用于环境监测、水质分析等；在通信领域，光电检测技术用于光纤通信、 高速数据传输等。
《光电检测技术》PPT课件
由图：辐射源向空间某一方向与法线成θ角， ΔΩ立体角内辐射的功率为
Lcos
与法线成θ角方向上的辐射强度ΔΙθ为
I
LA c os
I0 cos
即：在某一方向上的辐射强度等于这个面垂直方向上的辐射强度 乘以方向角的余弦
4. 朗伯辐射源的L与M关系
2
M L
cosd L0
d 2 cos sind L 0
= 1 metres
尺 1 Decimetre
分 米 = 1 dm
=
10-1 metres
1 Centimetre
厘 米 = 1 cm
=
10-2 metres
1 Millimetre
毫 米 = 1 mm
= 10-3 metres
1 Decimillimetre 丝 米 = 1 dmm =
10-4 metres
五、辐射传输中的相关定律
考虑到辐射在介质和光学元件的表面反射、内部吸收和散射 情况
1. 总功率定律
由能量守恒定律
Pi P P P
定义：反射率：
P
Pi
吸收率： 透过率：
P
则：
Pi
P
Pi
1
26
注意点： 1. 反射率、吸收率、透过率通常随辐射光波长发生变化； 2. 影响反射率的主要因素是：材料种类、表面特性、入射角； 3. 影响吸收率的主要因素是：材料种类、均匀性、温度； 4. 透射率是被动的，随材料的反射率和吸收率而变化。
辐能密度定义为单位体积元内的辐射能，即
dQ
dV
4. 辐射通量（Φ，P）
单位时间内的辐射能
dQ 、 P dQ
dt
dt
7
5. 辐射强度（ I ）
Lcos
与法线成θ角方向上的辐射强度ΔΙθ为
I
LA c os
I0 cos
即：在某一方向上的辐射强度等于这个面垂直方向上的辐射强度 乘以方向角的余弦
4. 朗伯辐射源的L与M关系
2
M L
cosd L0
d 2 cos sind L 0
= 1 metres
尺 1 Decimetre
分 米 = 1 dm
=
10-1 metres
1 Centimetre
厘 米 = 1 cm
=
10-2 metres
1 Millimetre
毫 米 = 1 mm
= 10-3 metres
1 Decimillimetre 丝 米 = 1 dmm =
10-4 metres
五、辐射传输中的相关定律
考虑到辐射在介质和光学元件的表面反射、内部吸收和散射 情况
1. 总功率定律
由能量守恒定律
Pi P P P
定义：反射率：
P
Pi
吸收率： 透过率：
P
则：
Pi
P
Pi
1
26
注意点： 1. 反射率、吸收率、透过率通常随辐射光波长发生变化； 2. 影响反射率的主要因素是：材料种类、表面特性、入射角； 3. 影响吸收率的主要因素是：材料种类、均匀性、温度； 4. 透射率是被动的，随材料的反射率和吸收率而变化。
辐能密度定义为单位体积元内的辐射能，即
dQ
dV
4. 辐射通量（Φ，P）
单位时间内的辐射能
dQ 、 P dQ
dt
dt
7
5. 辐射强度（ I ）
光电检测技术(第一章幻灯片PPT
光电检测技术(第一章幻灯 片PPT
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前言
一、光电检测技术在工业生产领域中的应用
存储 显示 控制
光学变换
电路处理
光电检测系统框图
获得测量所需要 的光载波（如激
光、平行光）
被测量转换为光参量 （振幅、频率、相位、 传播方向等变化）通过 各种光学元件和光学系
统实现
光信号转换为电 信号，用各种光 电器件来完成。
17
第一章 绪论 §1.2 光电检测系统的组成和特点
二、光电检测系统的特点
可靠、准确度高，对被测物无形状和大小要求。 ❖ 数字化和智能化：很强的信息处理、运算和控制能力，可以将复杂信
息并行处理，用光电方法还便于信息的控制和存储，易于与计算机连 接，易于实现智能化。
18
第一章 绪论 §1.3 光电检测方法及应用发展趋势
❖ §1.3 光电检测方法及应用发展趋势 一、光电检测方法
25
第一章 重点知识总结
光电检测方法分类
受被测物理量 控制的光通量， 经光电接收器转 换成电量后由检 测机构可直接得 到所求被测物理 量。
根据检测原理
直
差补
脉
接
动偿
冲
作
测测
测
用
量量
量
法
法法
法
将被测量的光 通量转换成电脉 冲，其参数（脉 宽、相位、频率、 脉冲数量等）反 映被测量的大小。
利用被测量与某一标 准量相比较，所得差 或者数值比可反映被 测量的大小。
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前言
一、光电检测技术在工业生产领域中的应用
存储 显示 控制
光学变换
电路处理
光电检测系统框图
获得测量所需要 的光载波（如激
光、平行光）
被测量转换为光参量 （振幅、频率、相位、 传播方向等变化）通过 各种光学元件和光学系
统实现
光信号转换为电 信号，用各种光 电器件来完成。
17
第一章 绪论 §1.2 光电检测系统的组成和特点
二、光电检测系统的特点
可靠、准确度高，对被测物无形状和大小要求。 ❖ 数字化和智能化：很强的信息处理、运算和控制能力，可以将复杂信
息并行处理，用光电方法还便于信息的控制和存储，易于与计算机连 接，易于实现智能化。
18
第一章 绪论 §1.3 光电检测方法及应用发展趋势
❖ §1.3 光电检测方法及应用发展趋势 一、光电检测方法
25
第一章 重点知识总结
光电检测方法分类
受被测物理量 控制的光通量， 经光电接收器转 换成电量后由检 测机构可直接得 到所求被测物理 量。
根据检测原理
直
差补
脉
接
动偿
冲
作
测测
测
用
量量
量
法
法法
法
将被测量的光 通量转换成电脉 冲，其参数（脉 宽、相位、频率、 脉冲数量等）反 映被测量的大小。
利用被测量与某一标 准量相比较，所得差 或者数值比可反映被 测量的大小。
光电技术简介-PPT精选文档
理学院物理科学与技术系
--光电能量系统
杨应平
School of Science, Physical Science and Technology Department
光通信系统
光 纤
驱动电路 调制器 光源 中继器 光纤中继器 光器件
光接收机
电
理学院物理科学与技术系
半导体光电子学家 中国科学院院士
--王启明
21 世纪的人类社会将是一个高度信息化的社。…社会 对信息量的要求将以太比特/秒(1Tbit/s = 1012 bit/s) 为 起点呈现超越摩尔定律的爆炸性增长，物理学家又称 它为三“T”高度信息化社会，即Tb/s 的信息传输容量， TB 位元的信息存储密度和T/ 秒的信息处理速度
“光”和“电”彼此间渗透和结合==〉 光电混合系统
------（简称）光电系统
理学院物理科学与技术系 School of Science, Physical Science and Technology Department 杨应平
1.2 光电系统
研究大功率光辐射的产生、控制、 利用和转换--光电能量系统 以光辐射和电子流为(光电子)信息 载体，通过光电或电光相互变换方 法，进行相关的信息处理--光电信 息系统
理学院物理科学与技术系 School of Science, Physical Science and Technology Department 杨应平
理学院物理科学与技术系
School of Science, Physical Science and Technology Department
光电技术
Optoelectronic Technology
理学院物理科学与技术系 School of Science, Physical Science and Technology Department 杨应平
--光电能量系统
杨应平
School of Science, Physical Science and Technology Department
光通信系统
光 纤
驱动电路 调制器 光源 中继器 光纤中继器 光器件
光接收机
电
理学院物理科学与技术系
半导体光电子学家 中国科学院院士
--王启明
21 世纪的人类社会将是一个高度信息化的社。…社会 对信息量的要求将以太比特/秒(1Tbit/s = 1012 bit/s) 为 起点呈现超越摩尔定律的爆炸性增长，物理学家又称 它为三“T”高度信息化社会，即Tb/s 的信息传输容量， TB 位元的信息存储密度和T/ 秒的信息处理速度
“光”和“电”彼此间渗透和结合==〉 光电混合系统
------（简称）光电系统
理学院物理科学与技术系 School of Science, Physical Science and Technology Department 杨应平
1.2 光电系统
研究大功率光辐射的产生、控制、 利用和转换--光电能量系统 以光辐射和电子流为(光电子)信息 载体，通过光电或电光相互变换方 法，进行相关的信息处理--光电信 息系统
理学院物理科学与技术系 School of Science, Physical Science and Technology Department 杨应平
理学院物理科学与技术系
School of Science, Physical Science and Technology Department
光电技术
Optoelectronic Technology
理学院物理科学与技术系 School of Science, Physical Science and Technology Department 杨应平
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真空中传播的波长个数为：
n
个波长，相当于
r nr n
相当于真空中走的波程为： nr
定义光程： L nr
光程为光在媒质中传播的波程与媒质折射率的乘积。
光程的物理意义： 光程等于在相同的时间内光在真空中通过的路程。
如果光线穿过多种媒质时，其光程为：
r r ri rn 1n1 2n2 ni nn
使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。
•方法： 分波阵面法：把光波的波阵面分为两部分 分振幅法：利用两个反射面产生两束反射光
1.分波阵面法
在同一波面上两固定点光源，发出的光产生干涉的方法 为分波阵面法。如杨氏双缝干涉实验。
分波面法
p S*
2.分振幅法
一束光线经过介质薄膜的反射与折射，形成的两束光线 产生干涉的方法为分振幅法。如薄膜干涉、等厚干涉等。
n
L n1r1 n2r2 nnrn niri i 1
引入光程概念后，就能将光在媒质中通过的几何路程折算 为真空中的路程来研究。这就避免了波长随媒质变化而带 来的困难。
2.光程差 光程差为两束光的光程之差。 L 2 L1
s1
r1
n1
p
n2 s2
r2
无干涉现象
两个完全独立的没有关联的光波无论如何不会产生干涉， 而只有当两个光波有紧密关联或当两个光波是由同一光波 分离出来时，才会发生干涉。（从光源本身的发光特性来 解释）
光源中单个原子发光是间歇的，持续时间约10-9秒。前后 光波是完全独立的，初相位没有固定关系。不同原子发出 的波列也如此。
两个发光原子同时发出的波列形成的干涉图样只能在10-9 秒内存在，另一时刻对应于另一位相差的干涉图样，只能 记录到强度I的某一时间平均值。
激光有很好的相干性。
二、干涉的应用
研究光谱线的超精细结构 精密计量长度 检验光学零件各种偏差 光学元件表面镀膜 制造干涉滤波片 适应各种量度需要设计制造的各种干涉仪器
三、相干光的获得
•原理： 将同一光源上同一点或极小区域发出的一束光分成两 束，让它们经过不同的传播路径后，再使它们相遇， 它们是相干光。
[(k1
k2
)
r
(1
2 ) (1
2 )t]
（1）频率相同
否则两光波频率差引起随时间迅速变化的位相差的变化
（2）振动方向相同
干涉项I12与A1、A2的标量积有关。 （3）位相差恒定
位相差保持恒值，该点强度稳定分布
产生相干光的条件
1) 振动方向相同 2) 振动频率相同 3) 相位差保持恒定 4) 光程差不太大 5) 光强差不太大
光程差不能太大，否则由同一波列分成的两个波列不能相遇
二、光程和光程差
1.光程 L
光的频率由光源确定。光速由媒质确定。
在真空中光的波长为 ，光速为C，进入折射率为n 的媒质中 后，波长n , 光速为 v ,由折射定律可知：
sin i n C
sin r
v n
r
在媒质中光走的波程为 r，则传播了
于是非相干叠加时的光强为 I=I1+I2
可见，在非相干叠加时，总光强等于两光源单独发出的 光波在该处产生的光强之和，且光强是均匀分布的。
2.相干叠加
如果在观察时间内，相位差保持恒定,则合成光强在空间形 成强弱相间的稳定分布。这是相干叠加的重要特征。
I I1 I2 I12
I1 I2 A1 A2 cos
第三章 光的干涉和干涉系统
第一节 简介
光的干涉现象：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，形成在该区域 内稳定的光强强弱分布的现象称为光的干涉现象。（肥皂 泡、水面上的油膜呈现的美丽色彩等）
一. 光源 光源的最基本发光单元是分子、原子
1. 普通光源：自发辐射
· ·
分振幅法
S*
·p
薄膜
杨氏双缝干涉
分波阵面法 双棱（面）镜干涉
相 干
洛埃镜干涉
光
的 获
等倾干涉
得
等厚干涉
分振幅法 薄膜干涉
增透膜
增反膜
迈克尔逊干涉仪 劈尖干涉 牛顿环
第二节 一、光波干涉的条件
光波干涉的条件
两支蜡烛、两盏灯放在一起，同时照在墙壁上。无光强度明暗变化的干涉现象
两个频率相同的钠光灯不能产生干涉现象，即使是同一个 单色光源的两部分发出的光，也不能产生干涉。
考察两光波叠加区域内的某一点P的强度
I I1 I2 I12
I1 I2 A1 A2 cos
[(k1
k2
)
r
(1
2 ) (1
2 )t]
1.非相干叠加
对普通光源来说，由于原子发光是间歇的、随机的、 独立的，在观察时间内，相位差不能保持恒定,变化次数 极多,可取0～2π间的一切可能值,且机会均等。
则相位差为： 2
? 不同光线通过透镜要改变传播方向，会不会引起附加光 程差？
Aa
Bb
Cc
F
A、B、C 的位相相同， 在F点会聚，互相加强
A、B、C 各点到F点的光程都相等。
AaF比BbF经过的几何路程长，但BbF在透镜中经过的
解
路程比AaF长，透镜折射率大于1，折算成光程，
释 AaF的光程与BbF的光程相等。
Δ=n1r1- n2r2
p
s1 s2
S1p= r1 S2p= r2
Δ=(r1-e1 +n1e1) - (r2-e2 +n2e2)
3.两束光干涉的强弱取决于光程差，而不是几何路程之差
光程差与相位差的关系
光程差每变化一个波长，相位差变化 2
光程差为 ，相位差为 ；
光程差与相位差的关系为：
2
独立(不同
原子发的光)
独立(同一原子先后发的光)
特点：同一原子发光具有瞬时性和间歇性、偶然性和随机 性，而不同原子发光具有独立性。结论：普通光源发出的 光波不满足相干条件，不是相干光，不能产生干涉现象。
普通光源是一种非相干光源
2. 激光光源：受激辐射
各发光原子的动作、步调是有秩序、有规则、彼此协 调的。 同一原子先后发射的各波列之间，以及空间上不同原 子发射的各波列之间都具有确定的相位关系。
n
个波长，相当于
r nr n
相当于真空中走的波程为： nr
定义光程： L nr
光程为光在媒质中传播的波程与媒质折射率的乘积。
光程的物理意义： 光程等于在相同的时间内光在真空中通过的路程。
如果光线穿过多种媒质时，其光程为：
r r ri rn 1n1 2n2 ni nn
使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。
•方法： 分波阵面法：把光波的波阵面分为两部分 分振幅法：利用两个反射面产生两束反射光
1.分波阵面法
在同一波面上两固定点光源，发出的光产生干涉的方法 为分波阵面法。如杨氏双缝干涉实验。
分波面法
p S*
2.分振幅法
一束光线经过介质薄膜的反射与折射，形成的两束光线 产生干涉的方法为分振幅法。如薄膜干涉、等厚干涉等。
n
L n1r1 n2r2 nnrn niri i 1
引入光程概念后，就能将光在媒质中通过的几何路程折算 为真空中的路程来研究。这就避免了波长随媒质变化而带 来的困难。
2.光程差 光程差为两束光的光程之差。 L 2 L1
s1
r1
n1
p
n2 s2
r2
无干涉现象
两个完全独立的没有关联的光波无论如何不会产生干涉， 而只有当两个光波有紧密关联或当两个光波是由同一光波 分离出来时，才会发生干涉。（从光源本身的发光特性来 解释）
光源中单个原子发光是间歇的，持续时间约10-9秒。前后 光波是完全独立的，初相位没有固定关系。不同原子发出 的波列也如此。
两个发光原子同时发出的波列形成的干涉图样只能在10-9 秒内存在，另一时刻对应于另一位相差的干涉图样，只能 记录到强度I的某一时间平均值。
激光有很好的相干性。
二、干涉的应用
研究光谱线的超精细结构 精密计量长度 检验光学零件各种偏差 光学元件表面镀膜 制造干涉滤波片 适应各种量度需要设计制造的各种干涉仪器
三、相干光的获得
•原理： 将同一光源上同一点或极小区域发出的一束光分成两 束，让它们经过不同的传播路径后，再使它们相遇， 它们是相干光。
[(k1
k2
)
r
(1
2 ) (1
2 )t]
（1）频率相同
否则两光波频率差引起随时间迅速变化的位相差的变化
（2）振动方向相同
干涉项I12与A1、A2的标量积有关。 （3）位相差恒定
位相差保持恒值，该点强度稳定分布
产生相干光的条件
1) 振动方向相同 2) 振动频率相同 3) 相位差保持恒定 4) 光程差不太大 5) 光强差不太大
光程差不能太大，否则由同一波列分成的两个波列不能相遇
二、光程和光程差
1.光程 L
光的频率由光源确定。光速由媒质确定。
在真空中光的波长为 ，光速为C，进入折射率为n 的媒质中 后，波长n , 光速为 v ,由折射定律可知：
sin i n C
sin r
v n
r
在媒质中光走的波程为 r，则传播了
于是非相干叠加时的光强为 I=I1+I2
可见，在非相干叠加时，总光强等于两光源单独发出的 光波在该处产生的光强之和，且光强是均匀分布的。
2.相干叠加
如果在观察时间内，相位差保持恒定,则合成光强在空间形 成强弱相间的稳定分布。这是相干叠加的重要特征。
I I1 I2 I12
I1 I2 A1 A2 cos
第三章 光的干涉和干涉系统
第一节 简介
光的干涉现象：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，形成在该区域 内稳定的光强强弱分布的现象称为光的干涉现象。（肥皂 泡、水面上的油膜呈现的美丽色彩等）
一. 光源 光源的最基本发光单元是分子、原子
1. 普通光源：自发辐射
· ·
分振幅法
S*
·p
薄膜
杨氏双缝干涉
分波阵面法 双棱（面）镜干涉
相 干
洛埃镜干涉
光
的 获
等倾干涉
得
等厚干涉
分振幅法 薄膜干涉
增透膜
增反膜
迈克尔逊干涉仪 劈尖干涉 牛顿环
第二节 一、光波干涉的条件
光波干涉的条件
两支蜡烛、两盏灯放在一起，同时照在墙壁上。无光强度明暗变化的干涉现象
两个频率相同的钠光灯不能产生干涉现象，即使是同一个 单色光源的两部分发出的光，也不能产生干涉。
考察两光波叠加区域内的某一点P的强度
I I1 I2 I12
I1 I2 A1 A2 cos
[(k1
k2
)
r
(1
2 ) (1
2 )t]
1.非相干叠加
对普通光源来说，由于原子发光是间歇的、随机的、 独立的，在观察时间内，相位差不能保持恒定,变化次数 极多,可取0～2π间的一切可能值,且机会均等。
则相位差为： 2
? 不同光线通过透镜要改变传播方向，会不会引起附加光 程差？
Aa
Bb
Cc
F
A、B、C 的位相相同， 在F点会聚，互相加强
A、B、C 各点到F点的光程都相等。
AaF比BbF经过的几何路程长，但BbF在透镜中经过的
解
路程比AaF长，透镜折射率大于1，折算成光程，
释 AaF的光程与BbF的光程相等。
Δ=n1r1- n2r2
p
s1 s2
S1p= r1 S2p= r2
Δ=(r1-e1 +n1e1) - (r2-e2 +n2e2)
3.两束光干涉的强弱取决于光程差，而不是几何路程之差
光程差与相位差的关系
光程差每变化一个波长，相位差变化 2
光程差为 ，相位差为 ；
光程差与相位差的关系为：
2
独立(不同
原子发的光)
独立(同一原子先后发的光)
特点：同一原子发光具有瞬时性和间歇性、偶然性和随机 性，而不同原子发光具有独立性。结论：普通光源发出的 光波不满足相干条件，不是相干光，不能产生干涉现象。
普通光源是一种非相干光源
2. 激光光源：受激辐射
各发光原子的动作、步调是有秩序、有规则、彼此协 调的。 同一原子先后发射的各波列之间，以及空间上不同原 子发射的各波列之间都具有确定的相位关系。