第一章光的干涉 ppt课件

2020/10/28
12
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
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
A1 2A2 22A1A2co2s(1)
tanA1s
A1c
in1A2s in2 o1sA2c o2s
A2
2 1
2020/10/28
A
2 1
A1
10
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）
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
2020/10/28
15
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
， （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(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
D′
2020/10/28
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。
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。
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
2020/10/28
9
三、相干与不相干叠加
E 1A 1cost (1) E 2A 2cost (2)
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)]
IA2 A12A22
16
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
2020/10/28
17
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）
第一章 光的干涉
§1.1 波动的独立性、叠加性和相干性 §1.2 两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
2020/10/28
1
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
相位差是否恒定。
2020/10/28
13
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, …）
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。
2020/10/28
8
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。
则 I (A1A2)2 ，强度达到最小值，称为干涉相消。
2020/10/28
14
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
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。
2020/10/28
5
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
rr n
介质折射率：
nc v
rr
在光波段，μr≈ 1, n r
2020/10/28
6
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 电场矢量也称为光振动矢量。
常用电场强度的振幅平方表示光强度: 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。
c v n 2020/10/28
0 n
7
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。
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 )(
A 1 2 A 2 2 2 A 1 A 2co 2 s1 ) (
其202中0/10/,28第三项称为相干项 .
11
三、相干与不相干叠加
2020/10/28
2
精品资料
§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：
1、 恒定
2、 f(t)时
3、相干叠加条件
2020/140/、28 干涉相长和干涉相消
4
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