資源描述：
《光的干涉和干涉系統(tǒng)ppt課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、11光的干涉和干涉系統(tǒng)干涉條件條紋可見度雙光束干涉多光束干涉兩個振動方向不同復(fù)振幅的疊加光強兩個夾角為?的一般光矢量為E2E1xy?x和y軸上的疊加分量為合光強為或者光的相干性干涉必須滿足一定條件，即相干條件考慮兩個單色平面光波疊加其中2Re{?}為干涉項合光強為如果?1??2，光學(xué)拍，合成光強不穩(wěn)定如果??＝?1－?2＝??(t)是時間的函數(shù)，合成光強不穩(wěn)定a1?a2若為零，無干涉項干涉項的分析相干條件相互疊加的光波要發(fā)生干涉，各光波必須頻率相等振動方向相同初始位相差固定干涉光強由兩部分構(gòu)成無空間變化的
2、背景項I1+I2有空間變化的干涉項不同相干條件下的疊加線性疊加光波滿足相干條件，各光波完全相干，合成光波的復(fù)振幅是各光波復(fù)振幅的線性疊加?復(fù)振幅線性疊加光波不滿足相干條件，各光波完全不相干，干涉項為零，合成光波的光強是各光波光強的線性疊加?光強線性干涉對光源的基本要求假設(shè)光源中只有一個發(fā)光原子，且原子可簡化為一個電偶極子?，F(xiàn)有兩個這樣的光源，因為兩個偶極子的振動完全獨立，兩光波的頻率、振動方向、初始相位、持續(xù)時間都是隨機的，所以不同光源發(fā)出的光波互不相干推論：一般情況下，只有同一光源發(fā)出的光波才有干涉的可
3、能楊氏實驗假設(shè)點光源S是單個電偶極子，發(fā)出單色球面波S1和S2是不透明屏A上的兩個小孔由S1和S2分別發(fā)出的球面子波來自同一光源，滿足相干條件，觀察屏E上可以看到干涉圖樣P0Sr2Pzy0x0yxdlDS1S2r1EA楊氏干涉光強因為S1和S2到S的距離相等，所以?僅由S1和S2到P點的光程差D決定E上的某一點P的光強為若I1=I2＝I0，n=1，P點的光強為光強強弱條件相長干涉?光強達到最大I=4I0相消干涉?光強達到最小I=0光程差的計算S1和S2到P點的光程差Dw=d/D稱為會聚焦。觀察屏E上P點的
4、光強為楊氏干涉條紋特點觀察屏上z軸附近是一系列亮暗變化、平行于y軸的等距條紋條紋間隔白光源時，x=0,m=0的中心點是白條紋，離開中心，逐漸出現(xiàn)彩色楊氏干涉條紋在整個空間的分布從S1和S2到空間任意點(x,y,z)的距離分別為二者之差是光程差D＝r2－r1，等光程差面為回轉(zhuǎn)雙曲面回轉(zhuǎn)雙曲面xzyS1S2等光程差（相位差）面對比度（可見度）衡量干涉條紋的質(zhì)量對比度（或可見度）K反映空間某一點P附近的條紋清晰度K＝0時，P附近光強一片均勻，沒有條紋，兩光束非相干；K＝1時，P附近的條紋最為清晰，兩光束完全相干
5、光源大小與條紋對比度假設(shè)光源由若干單色點光源構(gòu)成，各個點光源之間互不相干，但每一個點光源發(fā)出的球面波通過S1和S2以后產(chǎn)生的兩個新球面波之間是相干的每一個點光源都在觀察屏E上產(chǎn)生一組K＝1的條紋，由于這些點光源的空間位置各不相同，因此各組條紋的中心點（即零光程差點）不重合不同方向擴展光源的效果y擴展，K不變，條紋范圍增；x擴展，K下降x方向兩個點光源假設(shè)P0Sr1b/2?r2lS’S1S2P’0EdS干涉孔徑角?＝d/l，定義為到達干涉場某一點的兩支相干光從發(fā)光點出發(fā)時所夾的角度兩個點光源距離為bc/2時
6、，K＝0x軸兩端各連續(xù)擴展bc/2光源的總寬度為bc擴展光源上的每一點總可以在擴展光源上找到距離自己bc/2的另一點，這一對點光源在觀察屏上的合成條紋K＝0所有這些成對的光源點共同作用，使得觀察屏上的總合成條紋K＝0x軸上總寬度為bc的連續(xù)擴展光源，合成條紋K＝0光源連續(xù)擴展的一般情況光源中心的元光源S在P點產(chǎn)生的光強為元光源S’在P點產(chǎn)生的光強為r1Sb/2dx?r2lS1S2P0EdxP?S’光源寬度與K的一般關(guān)系任意元光源在P點產(chǎn)生的光強為寬度為b的擴展光源在P點產(chǎn)生的光強為擴展光源下的一般對比度光
7、源連續(xù)擴展的一般條紋對比度為光源臨界寬度b=bc光源許可寬度bp＝bc/4原子光譜原子處于穩(wěn)定態(tài)時，不發(fā)射或吸收光子原子在兩個狀態(tài)之間躍遷時低能態(tài)?高能態(tài)，產(chǎn)生吸收譜線高能態(tài)?低能態(tài)，產(chǎn)生發(fā)射譜線一個發(fā)光源由很多不同能量狀態(tài)的原子構(gòu)成?多條分立的譜線譜線的波長對光強?光譜光譜的展寬自然展寬由于原子處于某能態(tài)的壽命有限，能態(tài)具有不確定性，從這樣的能態(tài)躍遷產(chǎn)生譜線的自然展寬多普勒展寬每一個原子都是做隨機運動的微光源洛倫茲展寬原子之間互相碰撞，使能態(tài)壽命縮短，增加了能量的不確定性洛倫茲擴展大部分光源是原子發(fā)光，
8、可用電偶極子模型描述電偶極子持續(xù)不斷地簡諧振動時，輻射出無限延續(xù)的單色波（單一頻率）斷續(xù)輻射的光波不再是單色光設(shè)單色光為有限時間長度的波列單色光的傅里葉變換為單色光只有一個正頻率分量?0在頻率分量為?0的單色光上截取?時間段的波列波列圖形波列的非單色性波列的傅里葉變換為設(shè)?=1/Δ?時間內(nèi)光波傳播的距離為2L=c??=c?1/[cΔ(1/?)]波列長度2L越大，光譜寬度??越小，單色性越好多普勒效應(yīng)引起的光譜擴展若發(fā)光體與觀察
