物理光学第二章_梁铨廷.ppt

《物理光学第二章_梁铨廷.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、两个或多个光波在空间相遇时产生光的叠加。任意光波之间的叠加结果是很复杂的，本章仅限于讨论频率相同或频率差很小的单色光波的叠加问题，而实际光波可以理解为一组由余弦函数表示的单色波的合成。波的叠加原理：几个光波在空间一点相遇时，相遇点处的合振动是各个波单独产生的振动的矢量和。即各个波独立地产生作用，不会因为其他波的存在而受到影响，保持自身原有的波动特性。第二章光波的叠加与分析2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加第二章光波的叠加与分析2.2驻波2.3两个频率相同、振动方向相互垂直的光波的叠加2.4不同频率的两个单色光波的叠加2.5光波的分析2.1两个频率相

2、同、振动方向相同的单色光波的叠加这是光波叠加中最重要的内容，我们采用了三种不同的数学方法来讨论这一问题。代数加法复数方法相幅矢量加法第二章光波的叠加与分析2.1.1代数加法2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加参见右图：两个频率相同、振动方向相同的单色光波分别由光源s1、s2发出；经过一段传播路程后在P点相遇，产生叠加；s1到P点的距离为r1，s2点到P点的距离为r2。s1s2r1r2yP两光波在P点的振动可用波函数表示为第二章光波的叠加与分析2.1.1代数加法2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加两光波在P点的振动可用波函数表示为由叠加原理

3、，P点的合振动为两个分振动的叠加：第二章光波的叠加与分析2.1.1代数加法2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加经运算P点的振幅P点的初相位结论：P点的合振动与两个分振动一样，也是一个简谐振动，其频率和振动方向也与两个分振动相同。第二章光波的叠加与分析2.1.1代数加法2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加讨论：合振动的强度I=A2在P点叠加的两个分振动振幅a1=a2时，合振动强度I0=a2：单个光波的光强：两光波在P点的相位差第二章光波的叠加与分析2P点光强与δ的关系：2.1.1代数加法2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加为最大

4、值为最小值δ介于以上两种情况之间时第二章光波的叠加与分析3P点光强与光程差Δ的关系：2.1.1代数加法2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加λ0为真空中的光波长，通常仍简写为λn(r1-r2)=Δ:光程差第二章光波的叠加与分析2.1.1代数加法2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加4无论位相差表达式还是光程差表达式，都只适用于两光波的初位相相同的情况。若非如此，还应加上两光波的初位相差。5由光程差的表达式可知，两光波叠加区域内不同位置处将有不同的光程差，因而会有不同的光强度，整个叠加区域内将出现稳定的光强度的周期性变化，这就是光的干涉现象，这

5、种叠加称为相干叠加，叠加的光波称为相干光波。第二章光波的叠加与分析2.1.2复数方法2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加光源S1、S2发出的单色光波在P点的复数形式的波函数为合振动E也可表示为：第二章光波的叠加与分析2.1.2复数方法2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加合振动的振幅合振动的初相位第二章光波的叠加与分析这种方法是采用相幅矢量叠加的图解方法来求解合振动的振幅和初相，如下图所示，所得的结果与其他两种方法完全相同。2.1.3相幅矢量加法2.1两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加第二章光波的叠加与分析一束单色光波垂直入射到两种

6、介质的界面上时，入射光波和反射光波成为两个频率相同、振动方向相同、传播方向相反的单色波，它们的叠加将形成驻波。2.2驻波定义：两个频率相同、振动方向相同而传播方向相反的单色光波产生叠加后形成驻波。2.2.1驻波的形成第二章光波的叠加与分析两介质分界面是z=0的平面，两介质折射率分别为n1、n2，设入射、反射光的沿Z轴方向传播，且两光振幅近似相等。δ是反射时的位相变化两波叠加后的合成波：2.2.1驻波的形成第二章光波的叠加与分析此式表明，形成该波的合振动为频率不变的简谐振动。该振动的特点分析如下：2.2.1驻波的形成1.振幅A=2acos(kz+δ/2),振幅随传

7、播时的位置坐标z而变，将出现一系列振幅为零的点（波节）和一系列振幅最大的点（波腹）。波节：波腹：第二章光波的叠加与分析zλ/2λ2λ3λ/205λ/2n2n1

8、强度），也仍有可能从中获