哈尔滨工业大学光学题课件3光干涉.pptVIP

* 光的干涉 以直线独立传播为基础．折射、反射定律 几何光学： 波动光学： 以麦克斯韦电磁理论为基础，主要研究光的干涉、衍射、偏振现象 光的干涉部分总结 例题分析 作业题分析 1 1．光的干涉和相干条件 光的干涉部分总结 频率相同 存在相互平行的振动分量 位相差稳定 1）双光束干涉 2）光的相干条件 2．干涉问题的基本类型 2）多光束干涉 球面波和平面的干涉 两球面波的干涉 两平面波的干涉 2 1）光的干涉 两列或多列光波在空间传播时相遇迭加，若满足相干条件，合光强不再是各个波列光强的简单相加，我们称这种光强重新分布的现象为光波的干涉。 3．干涉求解的问题 2）矢量图解法 4．求相干光强分布的方法 1）三角函数法 2）干涉条纹的形状、间距、条纹反衬度以及条纹的移动变化 等特征。 1）波前平面上的相干光强分布 A A1 A2 A3 3 波的叠加原理 3）复振幅迭加法 5．球面波复振幅表达式的特点 其中方向从点光源Q指向观察场点P 求解球面波问题时要将r展开成： 使用条件：满足相干条件 4 6．平面波复振幅表达式的特点 方向从坐标原点O指向观察场点P 7．双光束干涉问题的求解方法 1）相干光强——凡是双光束问题，其相干光强分布： 2）位相差和光程差： 不需具体求解 往往需要根据问题的已知条件从位相差或光程差的一般表达式出发具体求解。 5 如果已知 ，则往往只需求解光程差： 需要首先求出位相差和光程差的具体表达式，然后通过令 或令 得到干涉条纹的形状方程，然后再进一步求得干涉条纹的特征。 明纹条件 暗纹条件 明纹条件 暗纹条件 3）求解干涉条纹特征的方法 6 8．多光束干涉问题的求解方法 1）求出每一束相干光的位相： 2）写出每一束相干光的复振幅： 3）求出复振幅的和： 4）求出相干光强 5）令 得到干涉条纹形状方程，再由此进一步求出干涉 条纹的特征。 7 1．将透镜对剖后再沿光轴方向将两半块透镜错开一定距离放置，单色点光源 S 放置在透镜左方，经透镜在右方形成两个间距为 2a 的实像点 S1 和 S2，在 S1 和 S2 的中点处放置一个与光轴垂直的观察屏幕，构成梅斯林干涉装置。标出屏幕上的相干区域？在傍轴条件下求屏上干涉条纹的形状和间距？ 例题分析 M 解：如图1，过光源S做过透镜L1和L2顶部边框处的光线，其交于点M。 （1）相干区是S2MS1三角 形围成的区域. 8 (2)任取位于相干区域内屏上的 一点 P,求两条光路在 P点 相遇时的位相差： 干涉条纹是以坐标原点为圆心的半圆形条纹。 明纹中心: 条纹的间距为： 注意： 9 2．一列波长为λ、在x-z平面沿与z轴成角θ方向传播的平面波与一列源点在轴上距坐标原点为a、波长也是λ的球面波在z=0平面相遇发生干涉。设球面波在源点处和平面波在坐标原点处的实际初位相均为零，在傍轴条件下求z=0平面上干涉条纹的形状和间距？ 解： 因此只求光程差就可以给出条纹特征，不必求合光强和位相差。 ( , ) 即 就是产生明纹的条件，即干涉条纹形状方程 球面波： 平面波： 10 双光束问题 因此 干涉条纹是以(asinθ,0)为圆心的同心圆 令 条纹间距即为 11 3．如图，三束相干平行光在坐标原点O 处的初位相 ， 1）复数法 设 12 振幅比A1:A2:A3=1:2:1，传播方向均与x-z平面平行，与z轴的夹角分别为θ,0,-θ，试用复数法和矢量图解法求z=0波前上的光强分布函数，并分析干涉条纹的特征。 θ -θ O z x 解： 13 令 2）矢量图解法： 3）干涉条纹特征 （1）条纹形状 干涉图样为垂直于x轴的直线条纹 14 ，得： 令 （2）条纹间距 明条纹形状方程： （3）条纹反衬度 （4）只有 和 两束波时的双光束干涉的条纹特征 为干涉场产生明纹函数，垂直于轴的直线条纹。 条纹间距 15 （5）三光束干涉与两光束的干涉条纹特征的比较 两光束干涉条纹间距比三光束时缩小一半 三光束干涉条纹的锐度增加为两光束时的四倍 16 作业题分析 P148-4,5 实际初相位： 位相分布： 4题 5题 P148-6 求向P(x0,y0,z0)点会聚的球面波的复振幅。 任取一场点Q(x,y,z)源点P到场点Q的距离为: 解： 位相分布： 因为考虑的是会聚球面波，所以有： φ0是点源P的实际初相位 球面波的复振幅为： P169-4 17 *