《光的干涉a》PPT課件

《《光的干涉a》PPT課件》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。

1、第三章光的干涉基本要求一、深入理解兩個光波的非相干疊加和相干疊加，深入理解相干條件和光的干涉定義。二、掌握位相差和光程差之間的關系，牢固掌握分波前干涉裝置的干涉光強分布的各種規(guī)律，包括干涉條紋間距和條紋形狀等。三、掌握分振幅等傾干涉和等厚干涉的條紋特征和光強分布及其應用；能計算增透及增反膜、劈尖膜、牛頓環(huán)等干涉問題。四、了解波場的時間相干性和空間相干性，以及它們對干涉條紋可見度的影響。五、掌握邁克爾孫干涉儀的結構、光路及各項應用。六、了解多光束干涉的光強分布特點和法布里—珀羅干涉儀的光學結構及其在譜線精細結構分析上的應用?！?.1光的相干條件一、干涉的

2、三個要素：光的干涉現(xiàn)象：是當兩個或多個光波（光束）在空間相遇疊加時，在疊加區(qū)域內出現(xiàn)的各點強度穩(wěn)定的強弱分布現(xiàn)象。實際光波不是理想單色光波，因而要使實際光波發(fā)生干涉，必須利用一定的裝置，讓光波滿足某些條件（干涉條件）。光源干涉裝置——能產生兩束或多束光波并形成干涉現(xiàn)象的裝置。干涉圖形1、干涉問題的三個要素——其性質由位置、大小、亮度分布和光譜組成等因素決定；“干涉裝置”的性質主要體現(xiàn)它對各個光束引入的位相延遲；——由輻照度分布描述，包括干涉條紋的形狀、間距、反襯度和顏色等。通常它可以被直接測量。2、干涉問題研究干涉三個要素之間的關系，從而由其中兩者求出

3、第三者。二、光的相干條件考慮兩單色點源在波場中某點P相遇時產生干涉的條件。設兩光束的波函數(shù)分別為：則P點的瞬時合振動為:由于光振動頻率極高，實際可觀測量的是在某段時間間隔τ中的電場平均能流密度即光強，忽略某些常數(shù)，它可記為：于是，有干涉項干涉項式中：①右端第一個時間平均值為零。即②右端第二個時間平均值，僅當τ<2π/(ω2-ω1)時，才不為零。因為ω1、ω2極高，接收器響應時間τ遠大于2π/(ω1+ω2)，故為零。一般，?1和?2均為1015s-1量級，而?一般大于10-9s。故當?1和?2僅僅相差百萬分之一時便能使平均值為零。既使當?1和?2之差在1

4、09s-1之內時，可以探測到干涉項的拍頻效應。但是，作為干涉現(xiàn)象而言，干涉場的強度分布也是不穩(wěn)定的。為了得到穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，首先需要滿足的條件是：?1=?2（1）另：為了使干涉項不為零，其系統(tǒng)應不等于零，即說明：和不互相垂直是產生干涉的又一個必要條件。對于嚴格的單色波而言，上述兩個條件足以保證產生干涉現(xiàn)象。但在光學波段內不存在嚴格的單色波，普通光源的每個發(fā)光原子都是間斷地發(fā)光的，每次發(fā)光的持續(xù)時間為10－8s量級。各個原子或每個原子各次發(fā)射光波在位相上是互不相關聯(lián)的。即式中的?10和?20都不是常量，而是在[0，2π]區(qū)間內等概率地無規(guī)則跳躍，跳躍頻率

5、也是高達108s－1的隨機量。只要?10和?20各自獨立地變化，則干涉項中的第二項的平值將至少是不穩(wěn)定的。故，得到穩(wěn)定干涉場的唯一可能是：?10和?20按同樣的規(guī)律跳躍變化。即:?10(t)－?20(t)＝常數(shù)?。ǎ常┘矗簩τ谄胀ü庠?，僅當兩個光束來自光源上的同一個地點且為同一個波列時，才能發(fā)生干涉。滿足這些條件的兩束或多束光波稱為“相干光波”。相應的光源稱為相干光源。?1=?2（1）故，產生穩(wěn)定干涉的條件為：?10(t)－?20(t)＝常數(shù)?。ǎ常┤?、相干光束的產生方法將一個光波分離成兩個相干光波，一般有兩種方法：1、分波前法——讓光波通過并排的兩個

6、小孔或利用反射和折射方法，把光波的波前分割出兩個部分(波面的各個不同部分作為發(fā)射次波的波源，然后這些次波交疊在一起發(fā)生干涉)，相應的裝置為分波前干涉儀；2、分振幅法——利用兩個部分反射的表面通過振幅分割產生兩個反射光或兩透射光波(次波本身分成兩部分，走過不同的光程，重新疊加并發(fā)生干涉)，相應的裝置為分振幅干涉儀。由以上分析可知：為了獲得兩相干光波，只能利用同一個光源或者確切地說利用同一個發(fā)光原子（一般稱發(fā)光點）發(fā)出的同一個波列的光波，并通過具體的干涉裝置使之分成兩個光波。pS*分波前法分振幅法·p薄膜S*必須指出：在具體的干涉裝置中，為了產生干涉現(xiàn)象，

7、光是利用同一原子輻射的光波分離為兩個光波，條件還不夠充分，還必須使兩疊加光波的光程差不要太大。因為原子輻射的光波是一段段有限長的波列，進入干涉裝置的每個波列也都分成同樣長的兩個波列，當光程差太大（光程差大于波列長度）時，這兩個波列就不能相遇。綜上所述，產生穩(wěn)定干涉需要三個基本條件，即：由此：為了使干涉現(xiàn)象發(fā)生，必須利用同一原子發(fā)出的同一波列，即必須使光程差小于光波的波列長度。一個補充條件：光程差小于波列長度。四、光程和光程差此外，還有一些其它條件，如對光源大小的限制等。以后討論。相位差在分析光的干涉時十分重要，為便于計算光通過不同媒質時的相位差，引入“

8、光程”的概念。這時相遇的是對應于原子前一時刻發(fā)出的波列和后一時刻發(fā)出的另一波列，不同時刻相遇波