《双光束干涉》PPT课件

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1、2.1双光束干涉2.1.1产生干涉的基本条件1.两束光的干涉现象2.产生干涉的条件3.实现光束干涉的基本方法2.1.2双光束干涉1.分波面法双光束干涉2.分振幅双光束干涉10/9/202111.两束光的干涉现象光的干涉：指两束或多束光在空间相遇时，在重叠区内形成稳定的强弱强度分布的现象。稳定：用肉眼或记录仪器能观察到或记录到条纹分布，即在一定时间内存在着相对稳定的条纹分布。讨论，图2-1所示的两列单色线偏振光的叠加波函数10/9/20212在P点相遇，E1与E2振动方向间的夹角为θ，则在P点处的总光强

2、为(??解释)注意：对干涉项I121.若太小，看不到干涉现象；2.若随时间变化(即随时间变化)太快，也看不到干涉现象。式中，I1、I2是二光束的光强，I12为干涉项；是二光束的相位差，且有10/9/20213在能观察到稳定的光强分布的情况下1.出现光强极大的条件光强极大值Imax为当两束光强相等，I1=I2=I0，相应的极大值和极小值分别为Imax=2I0(1+cosθ)Imin=2I0(1-cosθ)2.出现光强极小的条件光强极小值Imin为10/9/202142.产生干涉的条件1）干涉条纹可见度

3、定义讨论：当干涉光强的极小值Imin=0时，V=1，二光束完全相干，条纹最清晰；当Imax=Imin时，V=0，二光束完全不相干，无干涉条纹；当Imax≠Imin≠0时，0＜V＜1，二光束部分相干，条纹清晰度介于上面两种情况之间。10/9/202152）产生干涉的条件(1)对叠加光束的频率要求当两光束频率相等，Δω=0时，干涉光强不随时间变化，可以得到稳定的干涉条纹分布。当两光束的频率不相等，Δω≠0时，干涉条纹将随着时间产生移动，且Δω愈大，条纹移动速度愈快，当Δω大到一定程度时，肉眼或探测仪器就将

4、观察不到稳定的条纹分布。因此，为了产生干涉现象，要求两叠加光束的频率尽量相等。双光束叠加在P点处的光强分布为影响光强条纹稳定分布的主要因素是：1）两光束频率；2）两光束振动方向夹角和3）两光束的相位差。10/9/20216(2)对叠加光束振动方向的要求当两光束光强相等，则条纹可见度为V=cosθ若θ=0，两光束的振动方向相同时，V=1，干涉条纹最清晰；若θ=π/2，两光束正交振动时，V=0，不发生干涉；当0＜θ＜π/2时，0＜V＜1，干涉条纹清晰度介于上面两种情况之间。为了产生明显的干涉现象，要求两叠

5、加光束的振动方向相同。10/9/20217(3)对叠加光束相位差的要求为了获得稳定的干涉图形，两叠加光束的相位差必须固定不变，即要求两等频单色光波的初相位差恒定。实际上，考虑到光源的发光特点，这是最关键的要求。结论：要获得稳定的干涉条纹，要求：①两束光波的频率相同；②两束光波在相遇处的振动方向相同；③两束光波在相遇处应有固定不变的相位差。这三个条件就是两束光波发生干涉的必要条件，通常称为相干条件。10/9/202183.实现光束干涉的基本方法原子的发光特点普通光源：自发辐射--非相干光源时间：持续时

6、间有限(10-8s)--波列；相位：彼此无关--同一原子不同时刻，不同原子同一时刻。激光：受激辐射--相干光源获得相干光的方法两独立光源不可能相干；将一波列的光分成两束或多束，然后再令其重叠，在相遇区域有可能发生干涉。分波面法--杨氏干涉分振幅法--薄膜干涉(迈克尔逊干涉)分振动面--偏振光干涉10/9/202191.分波面法双光束干涉10/9/202110杨氏双缝干涉实验实验原理图S1、S2从来自S的光波波面上分割出很小的两部分作为相干光源，它们发出的光相遇形成干涉条纹。Δ=(R2-R1)+(r2-

7、r1)=ΔR+Δr狭缝S和双缝S1、S2都很窄，均可视为次级线光源。从线光源S发出的光波经SS1P和SS2P两条不同路径，在观察屏P点上相交，其光程差为10/9/202111近轴远场条件下：d«D,且y在很小范围内讨论①如果S1、S2到S的距离相等，ΔR=0，则对应=2mπ(m=0,±1,±2,…)的空间点两光束的相位差为为光强极大，呈现干涉亮条纹；为光强极小，呈现干涉暗条纹。对应=(2m+1)π的空间点10/9/202112干涉条纹形状（以强度为特征的空间分布）光屏上是与y轴垂直、明暗相间的直条

8、纹。相邻两亮(暗)条纹间的距离是条纹间距ε，且其中w=d/D叫光束会聚角条纹间距与会聚角成反比,与波长成正比;在实验中，可以通过测量D、d和ε，计算光波长λ。10/9/202113对波长一定的单色光，间距的y大小与D成正比，而与d(缝间距)成反比；返回10/9/202114当D(d’)、d一定时，间距y的大小与光的波长成正比10/9/202115用白光作为光源时，出现彩色条纹由可知m=0的中央明纹为白色；m≠0的各级明纹均为彩色；当m较大时，不同