《产生干涉的条》PPT课件.ppt

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1、第2章光的干涉(Interference)光的干涉、衍射和偏振特性是光的波动性的主要特征，它们是许多光学仪器和测量技术的基础。本章研究光的干涉特性。首先介绍产生干涉的基本条件，典型的双光束干涉装置，双光束、多光束干涉特性及常用的干涉仪，薄膜技术；最后讨论光的相干性，简单介绍部分相干光理论。2.1.1产生干涉的基本条件(Thebasicconditionsforinterference)2.1双光束干涉(Two-beaminterference)白光下的肥皂膜白光下的油膜光的干涉是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

2、。白光入射的杨氏双缝干涉照片红光入射的杨氏双缝干涉照片例如，下图所示的两列单色线偏振光1.两束光的干涉现象在P点相遇，E1与E2振动方向间的夹角为，则P点处的总光强为式中，I1、I2是二光束的光强；是二光束的相位差，且有1.两束光的干涉现象由此可见，二光束叠加后的总强度并不等于这两列波的强度和，而是多了一项交叉项I12，它反映了这两束光的干涉效应，通常称为干涉项。干涉现象就是指这两束光在重叠区内形成的稳定的光强分布。所谓稳定，是指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。1.两束光的干涉现象显然，如果

3、干涉项I12远小于两光束光强中较小的一个，就不易观察到干涉现象；如果两束光的相位差随时间变化，使光强度条纹图样产生移动，且当条纹移动的速度快到肉眼或记录仪器分辨不出条纹图样时，就观察不到干涉现象了。1.两束光的干涉现象在能观察到稳定的光强分布的情况下，满足满足的空间位置为光强极大值，且光强极大值IM为1.两束光的干涉现象当两束光强相等，，相应的极大值和极小值分别为1.两束光的干涉现象的空间位置为光强极小值，且光强极小值Im为①光强极大值的条件是光强极大值是②光强极小值的条件是光强极小值是1.两束光的干涉现象2.产生干涉的条件1）干涉条纹可见度（

4、对比度）①当干涉光强的极小值Im=0时，V=l，二光束完全相干，条纹最清晰；②当IM=Im时，V＝0，二光束完全不相干，无干涉条纹；③当IMIm0时，0

5、变化，可以得到稳定的干涉条纹分布。②当二光束的频率不相等，0时，干涉条纹将随着时间产生移动，且愈大，条纹移动速度愈快。因此，为了产生干涉现象，要求二干涉光束的频率尽量相等。在P点相遇，E1与E2振动方向间的夹角为，则P点处的总光强为式中，I1、I2是二光束的光强；是二光束的相位差，且有（2）对二干涉光束振动方向的要求由（6）、（7）式可见，若二光束光强相等，则若=0，二光束的振动方向相同时，V=l，干涉条纹最清晰；若=/2，二光束正交振动时，V=0，不发生干涉；当0<</2时，0

6、间。所以，为了产生明显的干涉现象，要求二光束的振动方向相同。(3)对二干涉光束相位差的要求由(3)式可见，为了获得稳定的干涉图形，二干涉光束的相位差必须固定不变，即要求二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。可见，要获得稳定的干涉条纹，则：（1）两束光波的频率应当相同；（2）两束光波在相遇处的振动方向应当相同；（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。3.实现光束干涉的基本方法由上面的讨论可见，为了实现光束干涉，对于光波提出了严格的要求，因此也就

7、对产生干涉光波的光源提出了严格要求。通常称满足相干条件的光波为相干光波，相应的光源叫相干光源。众所周知，一个光源包含有许许多多个发光的原子、分子或电子，每个原子、分子都是一个发光中心，我们看到的每一束光都是从大量原子(发光中心)发射和汇集出来的。但是每个单个原子的发光都不是无休止的，每次发光动作只能持续一定的时间，这个时间很短(小于10-8s)，因而每次原子发光只能产生有限的一段波列。1)原子发光的特点1）原子发光的特点波列能级跃迁辐射E1E2v=(E2-E1)/h波列长L=c不相干(不同原子发的光)不相干(同一原子先后发的光)∴∵进一步，由

8、光的辐射理论知道，普通光源的发光方式主要是自发辐射，即各原子都是一个独立的发光中心，其发光动作杂乱无章，彼此无关1)原子发光的特点因而,不同原子产生的