第一章光的干涉 PPT

E E 1 E 2A co ts ()
二频率相同，振动方向一致的简谐振动合成可用矢量 合成法。
则：A2A1 2A2 22A1A2co s( [21)]
A1 2A2 22A1A2co2s(1)
tanA1s
A1c
in1A2s in2 o1sA2c o2s
A2
2 1
A
2 1
A1
三、相干与不相干叠加
由于实际观察总是在较长时间内的平均强度（即观 察时间τ>>光振动周期Ｔ）
本节讨论两个单色点光源发出的光波叠加问题。 如图所示，两个单色点光源S1、S2发出的相干光
波在空间任意一点P叠加。
令两波源发出光波在P点的 表达式为：
E1A1cos(t[vr11)01] E2 A2cos(t[vr22)02] 其中 01 02为二波源的初相位.
此时,合振动强度等于二分振动强度之和，两
独立光源光波叠加正是这种情况，称为非相
干叠加。
三、相干与不相干叠加
3、相干叠加条件 以上讨论第一种情况会出现干涉现象，称为相
干叠加；第二种情况两振动相位差在观察时间内做 不规则变化，不会出现干涉现象，称为非相干叠加。
相干叠加的三个条件是：
频率相同、振动方向几乎相同并在观察时间内
1.2 两单色光波叠加所形成的干涉图样（Interference pattern resulted from superposition of monochromatic wave）
实验现象
如图所示实验： 实验结果：等间距的明暗交替 的条纹。若用光度计测量，则
I cos2
2 D
S1 He-Ne激光器 S2
A 1 2 A 2 2 2 A 1 A 2co 2 s1 ) (
其中,第三项称为相干项 .
三、相干与不相干叠加
2、 f(t)时, 即在观察时间 ，振动时断时续,
以至两列波初相位各自独立地做不规则变化，在
观察时间相位差概率均等地多次经历从0—2π之间 一切可能值。
1
0cos2(1)dt
0
IA12A2 2I1I2 相干项为零。
第一章光的干涉
第一章 光的干涉
§1.7 分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉 §1.8 迈克耳逊干涉仪 §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
§1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
内容提要： 一．光的电磁理论 二．什么叫干涉现象？ 三、相干与不相干叠加
两振动的叠加：
D′
托马斯·杨
1.2 由单色光波叠加所形成的干涉图样
定性解释： 两相干波相遇，若 波峰-波峰，波谷-波谷 相遇出现明条纹，波 峰与波谷相遇。出现 暗条纹。这里涉及到 相位差的问题。
1.2 两单色光波叠加所形成的干涉图样（Interference pattern resulted from superposition of monochromatic wave）
复习小结
一、什么叫干涉现象？
二、相干与不相干： 讨论了两个振动叠加
IA 1 2A 2 22A 1A 2co s
观察时间τ>>光振动周期时，
I A 2 10 A 2 d A t1 2 A 2 2 10 [ 2 A 1 A 2 c o ] d st
复习小结 (二、相干与不相干)
1、 恒定时
IA 2A 1 2A 2 2 2 A 1A 2c os
相位差恒定。
重点是第三条，是否出现干涉现象通常也是取决于 相位差是否恒定。
三、相干与不相干叠加
4．干涉相长和干涉相消 (1)在相位差为 的 偶偶数数 倍 时
212j （j=0, 1, 2, 3, …） 则 I (A1A2)2，合振动平均值达到最大值，称 为干涉相长。（constructive interference） (2)在相位差为 的 奇数 倍。 21(2j1)（j=0, 1, 2, 3, …） 则 I (A1A2)2，强度达到最小值，称为干涉相消。
I A 2 10 A 2 d t A 1 2 A 2 2 2 A 1 A 2 10 co 2 s 1 ) d ( t
式中τ为观察时间。
两种情况讨论：
1、恒定, 即在观察时间内两列波不断，相位差恒定
I A 2 A 2 A 1 2 A 2 2 2 A 1 A 2 co 2 s 1 )(
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
三、相干与不相干叠加
为什么通常的独立光源发出的光波无干涉 现象（称不相干），只有光源经过诸如杨氏干 涉等特殊装置才有干涉现象。
相干？
下面通过分析两列光波叠加问题，讨 论相干与不相干的区别
三、相干与不相干叠加
E 1A 1cost (1) E 2A 2cost (2)
1、 恒定
2、 f(t)时
3、相干叠加条件 4、干涉相长和干涉相消
一、光的电磁理论
光是电磁波
• 一个沿 X 轴传播
的频率为 ω 的平面
电磁波可写为：
电磁波：是由变化的电场和磁
场相互激发、在空中传播的。
一、光的电磁理论
1.光速和介质折射率
真空中的光速：
c
1 3108
00
m·s-1
介质中的光速： v c c
v c
0
n
n
二、 干涉现象
干涉是波动过程的一个基本特征。凡是能产生干 涉的现象，都可认为该现象具有波动性。
两列或两列以上波叠加，如果两波频率 相同，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在有些地方加强， 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。干涉所形成的整个图样 称为干涉图样。
rr n
介质折射率：
nc v
rr
在光波段，μr≈ 1, n r
一、光的电磁理论
2．光强
由于对人眼和感光仪器起作用的是电场强度，故 电场矢平方表示光强度: I A2 E0 2
3、波动的三个特征量：v、ν、λ
v= νλ
当光波通过不同介质时，v、λ会变化,只有ν不变。
， （1）干涉相长：
， 2j j0， 1， 2,...I..(A1A2)2
（2）干涉相消：
(2j＋)１ j0， 1， 2,...I..(A1A2)2
2、f(t)时, IA2A12A22
1.2 两单色光波叠加所形成的干涉图样
实验现象 图 一．相位差和光程差 二．干涉图样的形成
1、干涉相长和干涉相消条件 ２、两个单色点光源干涉图样的形状 3．屏幕上光强分布规律，即明暗条纹位置 4．讨论双点干涉条纹特征