第2章 节 光的干涉与相干性 2-1 波动叠加与光的干涉 物理光学课件.pptVIP

Π2位于x=x0位置： 等强度线轨迹方程是： 整理可得： 　　 这是一组圆心位于x轴上的同心圆的方程。 同心圆环沿半径方向的空间频率为： 注意，空间频率从圆心向外越来越高。 2.1.6 两列同频率 同向振动 反向传播的平面波的叠加 —— 光驻波 若 则 其中: 只是空间位置的函数, 是合成波的振幅; 只是时间的函数, 可以理解为空间各点同相位. 合成波在不同时刻的空间波形 其中: 出现波腹; 出现波节. 波腹与波节相间分布，相邻波腹(或波节)的间距皆为 。 显然, 1. 时,合成波的振幅分布 2. 时,合成波的振幅分布 如果 3. 如果 , 以上所讨论的驻波的各种主要结论依然成立，不同处只是波节点的振幅不再为零，而保持某一极小值。 驻波光强 亮条纹的空间轨迹方程 亮条纹的空间频率 § 2.1 波动叠加与光的干涉 § 2.2 分波面干涉 § 2.3 分振幅干涉 § 2.4 分振幅多光束干涉 2. 光的干涉与相干性 第2章 光的干涉与相干性 1. 波动的独立性、叠加性及相干性 2. 光的相干条件 3. 两束平面波的干涉 4. 两束球面波的干涉 5. 多光束干涉及干涉条件 6. 获得相干光波的方法 2.1 波动叠加与光的干涉 2. 光的干涉与相干性 § 2.1 波动叠加与光的干涉 (1) 独立性 几列波在空间相遇时，只要各自的扰动不十分强烈（强度较小），且所处介质具有线性响应特性，则各波可以保持其原有的传播特性，即频率、振幅、振动方向等不变，并在离开相遇区后仍按各自原来的行进方向独立地前进，彼此无影响。 (2) 叠加性 当两列（或多列）波在同一空间传播时，相遇的区域内各点将同时参与每列波在该点引起的扰动。合扰动等于各列波单独在该点产生的扰动的线性叠加。 2.1 波动叠加与光的干涉 2. 光的干涉与相干性 2.1.1 波动的独立性、叠加性及相干性 说明： ① 所谓扰动，对机械波而言，即介质质点的振动；对光波（电磁波）而言，即电场强度矢量的变化 。 ② 所谓线性叠加，对标量波而言，叠加波的波函数（振动状态）等于参与叠加的各列波波函数的代数和；对矢量波而言，叠加波的波函数（振动状态）等于各列波波函数的矢量和。 ③ 线性叠加性质以独立传播性质为前提条件，是波动方程具有线性性质的必然结果。波动方程是否满足线性条件取决于波的扰动强度和所处介质的响应特性。波的扰动强度较小或该介质对扰动具有线性响应，则线性叠加性质及独立传播性质均成立；波的扰动强度较大或介质对扰动具有非线性响应，则两者将不再成立，随之出现叠加的非线性效应。 2.1 波动叠加与光的干涉 2. 光的干涉与相干性 2.1.1 波动的独立性、叠加性及相干性 两列矢量波在相遇点P的合振动矢量： 干涉的意义： 两矢量波的振动方向正交时： (3) 相干性 2.1 波动叠加与光的干涉 2. 光的干涉与相干性 2.1.1 波动的独立性、叠加性及相干性 两列矢量波的振动方向平行时， ， 强度: 结论：当参与叠加的两列波在相遇处的相位差恒定时，该点的平均叠加波强度也确定不变。 其中：若相位差等于2p的整数倍，则叠加波强度取极大值； 若相位差等于p的奇数倍，则叠加波强度取极小值。 相干叠加的特点：干涉项不为0，叠加波强度在空间呈现稳定的非均匀分布。 说明：对于两列同频率的定态波场，其相位差的空间分布不随时间变化，因此，只要两者在相遇区域存在相互平行的振动分量，则在