第2章光波的叠加与分析.pptVIP

第1页，共40页，星期日，2025年，2月5日光波叠加种类：同频率同方向光波的叠加——干涉现象§2.1同一条直线相向传播的相干光叠加——驻波§2.2同频率相互垂直的光波的叠加——椭圆偏振光§2.3同方向不同频率的光波的叠加——光学“拍”§2.4第2页，共40页，星期日，2025年，2月5日线性媒质：波的独立传播原理：几个波的传播,互不干扰,按照各自的规律传播。每一个波独立的产生作用，不因其他波的存在而受到影响。 波的迭加原理：几个波在相遇点产生的合振动是各个波单独产生的振动的矢量和。 真空中普遍成立，介质中微扰条件（线性）照射场小于：原子外层电子电场1010V/m.第3页，共40页，星期日，2025年，2月5日波的迭加：几个波在相遇点产生的合振动是各个波单独产生的振动的矢量和。 如果场矢量相同，合场等于标量场代数和。光波的分析：任何复杂波都可以分解为一组由余弦函数和正弦函数表示的单色波之和。傅里叶级数（周期）和傅立叶积分（非周期）第4页，共40页，星期日，2025年，2月5日两/多列波在相交处 振动独立 振动相加 强度干涉 两列光波相遇，每列波仍然保持原有的特性（频率、波长、振动方向、传播方向等）。 第5页，共40页，星期日，2025年，2月5日 迭加原理是介质对光波的线性响应的一种反映。2.1.1、代数加法 两光波各自在P点产生的光振动可以写为：ypS1S2r1r2§2.1频率、振动方向相同单色波的迭加第6页，共40页，星期日，2025年，2月5日在P点产生的合振动可以写为:∴合振动其中第7页，共40页，星期日，2025年，2月5日ypS1S2r1r2P点的合振动是一个简谐振动，振动频率和振动方向都与两单色光波相同第8页，共40页，星期日，2025年，2月5日P点的合振动是一个简谐振动，振动频率和振动方向都与两单色光波相同。如果两单色光波的振幅相等，即a1＝a2＝a，则P点的合振幅:或以光强度表示为在P点的迭加光强度决定于位相差：P点光强介于0~4I0间第9页，共40页，星期日，2025年，2月5日（1）当时，I=4I0振动加强（2）当时，I=0振动减弱（3）当位相处于两者之间时，P点光强介于0~4I0间只要两光波的位相差保持不变，在叠加区域内各点的光强分布也是不变的。光的干涉：在叠加区域内出现光强稳定的强弱分布的现象两相干光波叠加后，光的能量重新分布，有点地方变亮，有点地方变暗第10页，共40页，星期日，2025年，2月5日 2.1.2、复数方法 两光波各自在P点产生的光振动可以写为：第11页，共40页，星期日，2025年，2月5日两光波合波：在P点产生的光振动：新： 振幅、初位相保持： 频率、方向、速度、时间空间参量第12页，共40页，星期日，2025年，2月5日新振动和初位相:第13页，共40页，星期日，2025年，2月5日P点的合振动是一个简谐振动，振动频率和振动方向都与两单色光波相同。如果两单色光波的振幅相等，则P点的合振幅:第14页，共40页，星期日，2025年，2月5日以光强度表示为在P点的迭加光强度决定于位相差：极大：极小：位相差介于两者之间时，P点强度在0和4I0之间。第15页，共40页，星期日，2025年，2月5日 如果两光波在光源处的位相相同，两光波在P点的位相差是由于从两光源到P点的距离不同而引起的。 只要两光波的初位相差保持不变，在迭加区域内各点的强度分布也是不变的。P第16页，共40页，星期日，2025年，2月5日2.1.3、相幅矢量加法（图解法）相幅矢量A长度=振幅与x轴夹角=位相角矢量顺时针以?绕o点转动，矢量末端在x轴上的投影运动代表简谐振动。Aa1?1Aa1a2?第17页，共40页，星期日，2025年，2月5日2.2 驻波 2.2.1 驻波的形成 两个频率相同，振动方向相同而传播方向相反的单色光波的迭加。 第18页，共40页，星期日，2025年，2月5日与场点位置Z无关合成波的位相因子看出，Z方向上每一点的振动仍为频率为ω的简谐振动，不会在Z方向上传播与时间无关合成波的振幅A，振幅随z值而变