第一章 光的干涉定稿PPT课件
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• 波动的特征：能量以振动的形式在物质中依次转 移，物质本身并不随波移动。
• 如果依靠微粒来迁移能量时，能量随微粒一起移 动
• 凡强弱按一定分布的干涉图样出现的现象，都可 作为该现象具有波动本性的最可靠、最有力的实 验证据
10
1.1.5 相干和不相干叠加
• 光波是一种电磁波,它是矢量横波,需要用两个矢
第一章 光的干涉
1.1 波动的独立性、叠加性和相干性 1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样 1.3 分波面双光束干涉 1.4 干涉条纹的可见度 光波的时间相干性和空间相干
性 1.5*菲涅耳公式 1.6 分振幅薄膜干涉(一)—等倾干涉 1.7分振幅薄膜干涉(二)—等厚干涉 1.8 迈克耳孙干涉仪 1.9 F-P干涉仪 多光束干涉 1.10 干涉现象的一些应用 牛顿环
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第一章 光的干涉（Interference of Optics）
1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
光0 在 0真空中的传播速度c
1
00
3108
m·s-1
光在介质中的传播速度 v
A
2 1
A1
干涉图样取决于较长时间内的平均强度：
7
波的叠加原理与独立传播定律一样,适用性是有条件 的： (1)介质的性质 (2)波的强度
光在真空中总是独立传播的,从而服从叠加原理. 在介质中,当光不太强时,叠加原理仍然适用, 此时介质称为线性介质,反之成为非线性介质.
非线性效应:违反叠加原理的效应,称为非线性效应. 非线性光学:研究光的非线性效应的学科.
c c
rr n
所以，光在介质中的传播速度v是真空中的1/n， n为介质的折射率。
3
1.1.2．光的强度
光强I是由平均能流密度大小
决定的，即玻印亭矢量S的平均值：I | S |
|S||EH|EHE B 1EE v
1 vE 2 1c1 /nE 2 n cE 2 (其 中 E v B )
n A2
I | S | ( )
计算，采用振幅矢量合成着手。
E1A 1cos( t1) E 2A 2cost (2)
E E 1 E 2A co ts ()
I I1 I2
式中 A2A1 2A2 22A1A2co s( [21)]
A1 2A2 22A1A2co2s(1)
tanA A11csoins 1 1 A A2 2scions22
wk.baidu.comA2
2 1
A
2 1
A1
14
检测仪器探测到的光强定义为一个平均 值的原因
响应时间：能够被感知或被记录所需的最短时间 人眼的响应时间： t 0.1s 最好的仪器的响应时间大约：2ps 光波的振动周期：T1015s
tT
人眼和接收器只能感知光波的平均能流密度 有实际意义的是光波的平均能流
15
A2
2 1
其中：(1()22)/(1()2:)2：Atg2
A sin A2 1A2
1 A co2s
12A1AAA2s2cicnooss2
2
1
(2) /(1) :
tg
A1sin 1 A s2in 2
1
1
2
2
A cos A cos
1
1
2
2
13
下面环绕振动和波的联系来分析，即波 的叠加归结为振动的叠加。从振动的强度
8
干涉的界定 若两波频率相等，在观察时间内波动不
中断，而且在相遇处振动方向几乎沿着同一 直线，那么它们叠加后产生的合振动可能有 些地方加强，在有些地方减弱，这一强度按
空间周期性变化的现象称为干涉。 所得到的强度非均匀分布的整体图象称为干涉
图样
9
1.1.4干涉现象是波动的特性
• 由观察结果确定：光在物质中传播时能量从物质 的一部分迁移到另一部分。这种迁移可以依靠波 动，也可能依靠移动着的微粒。
1
1
2
2
则：E Acost cos Asin t sin Acost
其中：(1)2 (2)2：A2 A2 A2 2 A A cos 12
1
2
12
2
1
E 2
A2Acocsost
A2
A
cos2
cocsost ctos
A2
A sin t sin2 A
sin sin 2
1
1
1
1
1
1
1
E A cost A cost cos A sin t sin
2
2
2
2
2
2
2
EE E
1
2
A cos A cos cost A sin A sin sin t
1
1
2
2
1
1
2
2
令：A cos A cos Acos (1)
1
1
2
2
A sin A sin Asin (2)
1.1.3 机械波的独立性和相干性
• 波的独立性
• 两列或多列波在空间相遇,相遇以后如果可以保持 自己的特性(频率,振幅和振动方向等),按照自己原 来的传播方向继续前进,彼此不受影响.
• 波的叠加性
• 在相遇区域内,介质指点的合位移是各波分别单独 传播时在该点所引起的位移的矢量和.
• 波的独立性是叠加性的前提
c
0c 2
由于u0,c 为常数，A为振幅，所以 I
A 2 ，I
n4
光强
I S n A2 2cu0
在同一介质中,只关心光强的相对分布,可 忽略比例系数，相对光强为：
I A2
在不同介质中,
比例系数中须有折射率n： I n A 2
5
电磁波谱
线频率 v 与波长 l 的关系: vlc ---- 真空中的光速 6
量场来描述:
E(P,t)E0(P)[wt(P)]
对人眼或感光仪器 起主要作用
H(P,t)H0(P)[wt(P)]
其中E,H分别是电场强度和磁场强度矢量.E0,H0分 别是它们在该点的振幅.在一定条件下,可用标量波 来处理.
相干和不相干的区别:
11
E A cost A cost cos A sin t sin
令E：A1EAc1o1csoEs12
1
A 2
2
cos A cos2
2
Acocsost
(1A)
1
sin
1
A
2
sin
2
s
则令其则：：中：AEAc AE1：1s1csin(io1nA1 s)A21c1co1o o s(As2A1A2)st22s2itc：n cicono os2Ass22c s 22AAAAsA21sA2sinsiinncic no oAs2t2(ts2(si2)ni(2)n1 o A)1s A12AcAcocoso1ss i s2tt2n 1i 2 n
• 如果依靠微粒来迁移能量时，能量随微粒一起移 动
• 凡强弱按一定分布的干涉图样出现的现象，都可 作为该现象具有波动本性的最可靠、最有力的实 验证据
10
1.1.5 相干和不相干叠加
• 光波是一种电磁波,它是矢量横波,需要用两个矢
第一章 光的干涉
1.1 波动的独立性、叠加性和相干性 1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样 1.3 分波面双光束干涉 1.4 干涉条纹的可见度 光波的时间相干性和空间相干
性 1.5*菲涅耳公式 1.6 分振幅薄膜干涉(一)—等倾干涉 1.7分振幅薄膜干涉(二)—等厚干涉 1.8 迈克耳孙干涉仪 1.9 F-P干涉仪 多光束干涉 1.10 干涉现象的一些应用 牛顿环
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第一章 光的干涉（Interference of Optics）
1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
光0 在 0真空中的传播速度c
1
00
3108
m·s-1
光在介质中的传播速度 v
A
2 1
A1
干涉图样取决于较长时间内的平均强度：
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波的叠加原理与独立传播定律一样,适用性是有条件 的： (1)介质的性质 (2)波的强度
光在真空中总是独立传播的,从而服从叠加原理. 在介质中,当光不太强时,叠加原理仍然适用, 此时介质称为线性介质,反之成为非线性介质.
非线性效应:违反叠加原理的效应,称为非线性效应. 非线性光学:研究光的非线性效应的学科.
c c
rr n
所以，光在介质中的传播速度v是真空中的1/n， n为介质的折射率。
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1.1.2．光的强度
光强I是由平均能流密度大小
决定的，即玻印亭矢量S的平均值：I | S |
|S||EH|EHE B 1EE v
1 vE 2 1c1 /nE 2 n cE 2 (其 中 E v B )
n A2
I | S | ( )
计算，采用振幅矢量合成着手。
E1A 1cos( t1) E 2A 2cost (2)
E E 1 E 2A co ts ()
I I1 I2
式中 A2A1 2A2 22A1A2co s( [21)]
A1 2A2 22A1A2co2s(1)
tanA A11csoins 1 1 A A2 2scions22
wk.baidu.comA2
2 1
A
2 1
A1
14
检测仪器探测到的光强定义为一个平均 值的原因
响应时间：能够被感知或被记录所需的最短时间 人眼的响应时间： t 0.1s 最好的仪器的响应时间大约：2ps 光波的振动周期：T1015s
tT
人眼和接收器只能感知光波的平均能流密度 有实际意义的是光波的平均能流
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A2
2 1
其中：(1()22)/(1()2:)2：Atg2
A sin A2 1A2
1 A co2s
12A1AAA2s2cicnooss2
2
1
(2) /(1) :
tg
A1sin 1 A s2in 2
1
1
2
2
A cos A cos
1
1
2
2
13
下面环绕振动和波的联系来分析，即波 的叠加归结为振动的叠加。从振动的强度
8
干涉的界定 若两波频率相等，在观察时间内波动不
中断，而且在相遇处振动方向几乎沿着同一 直线，那么它们叠加后产生的合振动可能有 些地方加强，在有些地方减弱，这一强度按
空间周期性变化的现象称为干涉。 所得到的强度非均匀分布的整体图象称为干涉
图样
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1.1.4干涉现象是波动的特性
• 由观察结果确定：光在物质中传播时能量从物质 的一部分迁移到另一部分。这种迁移可以依靠波 动，也可能依靠移动着的微粒。
1
1
2
2
则：E Acost cos Asin t sin Acost
其中：(1)2 (2)2：A2 A2 A2 2 A A cos 12
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E 2
A2Acocsost
A2
A
cos2
cocsost ctos
A2
A sin t sin2 A
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A cos A cos cost A sin A sin sin t
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令：A cos A cos Acos (1)
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1
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A sin A sin Asin (2)
1.1.3 机械波的独立性和相干性
• 波的独立性
• 两列或多列波在空间相遇,相遇以后如果可以保持 自己的特性(频率,振幅和振动方向等),按照自己原 来的传播方向继续前进,彼此不受影响.
• 波的叠加性
• 在相遇区域内,介质指点的合位移是各波分别单独 传播时在该点所引起的位移的矢量和.
• 波的独立性是叠加性的前提
c
0c 2
由于u0,c 为常数，A为振幅，所以 I
A 2 ，I
n4
光强
I S n A2 2cu0
在同一介质中,只关心光强的相对分布,可 忽略比例系数，相对光强为：
I A2
在不同介质中,
比例系数中须有折射率n： I n A 2
5
电磁波谱
线频率 v 与波长 l 的关系: vlc ---- 真空中的光速 6
量场来描述:
E(P,t)E0(P)[wt(P)]
对人眼或感光仪器 起主要作用
H(P,t)H0(P)[wt(P)]
其中E,H分别是电场强度和磁场强度矢量.E0,H0分 别是它们在该点的振幅.在一定条件下,可用标量波 来处理.
相干和不相干的区别:
11
E A cost A cost cos A sin t sin
令E：A1EAc1o1csoEs12
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A 2
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cos A cos2
2
Acocsost
(1A)
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1
A
2
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2
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