波的独立性、叠加性和相干性.ppt

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1、本章主要内容：※光是电磁波※光的波动特征之一——干涉第1章光的干涉光的干涉相干条件干涉分类干涉应用分波面法多光束干涉分振幅法§1.1波的独立性、叠加性和相干性一、光是电磁波依据：在19世纪70年代，麦克斯韦首先根据电磁场理论推导出电磁波方程:导出波速为：在真空中，与实际测得的光速十分接近，于是麦克斯韦大胆地假设光也是电磁波。在介质中，定义：此式将光学和电磁学这两个不同领域中的物理量联系起来。在光频段，即折射率是简谐光波在真空中的波长与它在介质中的波长之比。得简谐平面波的波动方程：二、电磁波波动方程的解由时间相角

2、因子或时空相角因子三、电磁波是横波理论和实验均证明，电磁波是横波，并且对人眼起感光作用的是电场强度矢量，即是两两正交的。电磁波谱：电磁波的传播过程是电磁场在空间的输运过程,描述场能输运情况的物理量是能流密度矢量方向是场能运动方向大小等于每秒钟通过单位截面积的场能亦称为电磁波强度（光强）四、电磁波的能量传播坡印亭矢量　光强对光进行检测时，只检测其检测时间内的平均值即有实际意义的是的平均值：可见：人眼的视网膜或光探测器（利用光电效应、光热效应和波相互作用效应的器件，诸如光电管、CCD——电荷耦合器）所检测到的光的强

3、弱都是由能流密度的大小来决定的。可见：在波动光学中，常把振幅的平方所表征的光的辐照度称为光强度，即：这里应理解为相对强度，其值与所在处介质的折射率有关五、波动的基本性质1.独立性几列波相遇于同一区域时，各自保持自己的特性，按照自己原来的传播方向继续前进2.叠加性在相遇区域内，介质质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合——叠加原理。叠加原理表明，任何复杂的波可以看成是一系列简谐波的叠加。光波的叠加原理是波动光学的基本原理之一。波的叠加线性叠加（普通光源的光波）非线性叠加（强光光源的光波）同频率

4、光波的叠加有相移的不同振动方向的同方向分量的叠加不同频率光波的叠加同频率、同方向光波的叠加同频率、不同方向光波的叠加频率相同、振动方向相同、相位差恒定两列波叠加——相干叠加相干条件：振动方向相同频率相同相位相同或相位差恒定相干波：满足相干条件的几列波称为相干波。相干波源：能发出相干波的波源称为相干波源。六、光波的干涉如果两波频率相同，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。干涉现象的强度分布光

5、波干涉现象七、相干与不相干的区别：光波的叠加电磁振动的叠加设两简谐振动的方程为:叠加合振幅：合振动的平均相对强度为：合振幅：合振动的初相位：讨论若在观察时间内，两电磁振动各自继续进行，并不中断，则始终保持不变,（即相位差恒定），与时间无关。这时有：于是合振动的平均强度为：干涉项当时此时合振动最强，称为干涉相长。当时此时合振动最小，称为干涉相消。则则相干叠加的结果（相干叠加的极值条件）当时则且则于是合振动的平均强度为：合振动的平均强度等于分振动强度之和。若在观察时间内，振动时断时续，经历之间的一切可能值，概率均等

6、地在观察时间内多次经历从之间的一切可能值，非相干叠加结论：在几乎同一直线上的，同频率的两个电磁振动叠加时，会产生两种结果：则产生相干叠加通常称：频率相同、振动方向几乎相同、相位差保持不变为相干条件。则产生不相干叠加可见：相干与不相干只是不同情况波的叠加的具体表现。特别指出：只要两个振动不垂直，取它们同向的分量叠加也可能产生相干叠加。几个振动叠加时，设振幅均为A1，则如果它们是相干叠加，那么，合振动强度：如果它们不是相干叠加：＜＜此课件下载可自行编辑修改，此课件供参考！部分内容来源于网络，如有侵权请与我联系删除！