物理光学-第三章 光的干涉（上）3.19 (2).ppt

《物理光学-第三章 光的干涉（上）3.19 (2).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、物理光学7/29/2021第三章光的干涉前言§1两束单色光的干涉§2分波面干涉§3分振幅双光束干涉§4多光束干涉§5薄膜光学基础§6光波的相干性丰富多彩的干涉现象水膜在白光下白光下的肥皂膜前言白光下的油膜肥皂泡光的干涉现象：指两个或多个光波（光束）在某区域叠加时，在叠加区域内出现的各点强度稳定的强弱分布现象。一．两束平面波的干涉设空间一点P(r)叠加的两个平面波为：根据光波的叠加原理可知，P(r)点的合电场为：E(r,t)=E1(r,t)+E2(r,t)强度为：I(r)==<(E1+E2)·(E1+E2)>=I1(r)+I2(r)+2其中的I1(r)和I2(r)

2、分别是P(r)点单独存在电场E1或E2时的强度第一节两束单色光的干涉讨论：若，两列波的交叠波场的强度分布不是简单的两列波强度之和。则称光波在该空间域内发生了干涉（一）、产生干涉的条件1振动方向相同产生干涉要求：E10·E20≠0只有两个分量波的振动方向不正交时，才能产生干涉，这是干涉项不为零的第一个条件。即只有两个分量波的振动方向不正交时，才能产生干涉，只有平行分量才能产生干涉（3.1.1)关于位相因子的讨论如果位相因子随时间变化,波的叠加：如果位相因子随时间变化，将导致光强的强弱分布消失。2在(3.1.1)式中，括号{}里的第一项为和频项，由于其频率非常高，其时间平均值总是为零。第二

3、项为差频项，当时，其时间平均值也为0，只有当ω2=ω1时，3考察(3.1.1)式右侧的，它是两束光波的初始位相差，显然即使满足ω2=ω1的条件，如果随t不停地变化，则也将变为零，所以保证干涉项不为零的第三个条件是：=常数1振动方向相同，或有同方向上的振动分量2频率相同3对给定的P点，二光波振动相位差恒定。★总结产生干涉的条件：思考：实际光源能不能直接得到相干光波？2.从普通光源中获得相干光的原则1.普通光源的发光特点随机、间歇一个原子两次发光随机不相干两个原子同时发光也不相干装置的基本特征:先分光然后再相遇3.分波面法与分振幅法（二）、实现干涉的方法干涉装置同一波列两个或多个相关联的光

4、波（相干光波）（1）分波阵面法：从一次发光的波面上取出几部分—分割波前再相遇,S1,S2满足相干条件相遇区分束装置光波干涉的补充条件：两相干光波的光程差<光波的波列长度）（2）分振幅法：采用一个或几个反射面，使光在其表面一部分反射，一部分折射，以此获得相干光薄膜上表面下表面12分束相遇注意：1.两光波在某空间域内发生了干涉时，其能量密度在空间的分布发生了变化。（和两光波独自存在时的能量密度之和不同）2.各个分量波相互叠加且发生了干涉的空间域称为干涉场3.若在三维干涉场中放置一个二维的观察屏，则屏上将出现的稳定的辐照度分布图形，称之为干涉条纹或干涉图形。4.影响光干涉的因素是光源和干涉装

5、置，而干涉图形则是对光的干涉的观察，所以光的干涉问题包括光源、干涉装置和干涉图形三个要素干涉问题研究这三个要素之间的关系，即从两个已知的要素求出第三个要素。（三）、干涉场强度公式：设符合相干条件的两束平面波的波函数分别为：则，得到两个平面波干涉的强度公式I1和I2分别表示两个平面波单独存在时在考察点P(r)处的强度，第三项余弦函数项即为干涉项，假设两光波振动方向相同。可见，干涉场的强度按余弦函数规律变化余弦函数的位相为：表示两相干光波从光源出发到达考察点P(r)时的位相差，干涉场的分布完全由位相差分布唯一确定余弦相的系数E10·E20称为干涉场的调制幅度，当E10和E20的振动方向平行

6、时，点积变为标量积：E10·E20=E10E20，当E10和E20的振动方向交叉时，点积表示两个分量波中只有振动方向平行的成分能产生干涉。以下讨论假设两光波振动方向相同(四)、干涉场强度分布特点1、等强度面在三维场中等强度面就是等位相差面因此对于两束平面波干涉而言，等强度面的方程可表示为：常数因为为定值，所以上式可写做：垂直于Δk的平面Π上任意点满足方程Δk·r=C。可知，等强度面是三维空间一系列平行平面，等强度法线方向为Δk=k2-k1的方向，等强度面的位置由方程Δk·r=C确定。zxyOrP(r)P0ΠΔk两个平面波干涉的等强度面2、极值强度面最大强度面应该满足的条件为：（m为整数

7、）对应干涉强度的极大值为：干涉相长最小强度面应该满足的条件为：（m为整数）对应的干涉强度的极小值为：干涉相消分析：当两个相干光波E1和E2叠加时1.位相差等于π的偶数倍的那些点，发生了相长的干涉，干涉强度取极大值；2.位相差等于π的奇数倍的那些点，发生了相消的干涉，干涉强度取极小值。于是在三维干涉场中出现了一系列周期排列的强度极大和极小的面。3.公式中的整数m称为干涉级，m为整数时，代表最大强度的干涉级。从这个意义上讲，干涉级m也可以取分数，这