大学光学经典课件L8两个点源的干涉.ppt

5)空间周期和空间频率 （1）空间周期定义 时的 时的 （2）空间频率定义 x y O （3）具体表达式 令： 得： 则： x y O 同理： 则： x y O 干涉条纹是x-y平面中的垂直于 轴的直线条纹 （4）两平面波沿平面 传播时 的空间周期 若： 杨氏双缝干涉 (5)两平面波沿平面 传播时的光程差 则： z x，y P x L O 1’ 1 2’ 2 若： 光的干涉 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．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： 2．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 光的干涉部分总结 2 3．光的干涉和相干条件 频率相同 存在相互平行的振动分量 位相差稳定 2）光的相干条件 3 1）光的干涉 两列或多列光波在空间传播时相遇叠加，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。 1）双光束干涉 4．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 5．干涉求解的问题 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； 4 这是波动光学部分求解的主要内容！（贯穿全书） 2）矢量图解法 6．求相干光强分布的方法 1）三角函数法 A A1 A2 A3 (波的叠加原理) 3）复振幅迭加法 5 6 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）条纹方程 (不需具体求解) 如果已知 ，则往往只需求解光程差： 明纹条件 暗纹条件 明纹条件 暗纹条件 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。 3）求解干涉条纹特征的方法 7 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。 8 * 第二章 波动光学基本原理 §4 两个点源的干涉 4、1 两列球面波的干涉场 求相干点波源 和 在空间任意一点 相遇时的合光强（设振源强度相同）。 （1）在P点有平行的振动分量 （2）振动频率相同 （3） 稳定，仅是位置的函数。 1)光强公式 若： 两波相干叠加 时强度与相位 差的关系 2)相位差公式 若： 3)光程差公式：设： 4)干涉条纹形状 （1） 的等光强点的轨迹决定了干涉 条纹的形状。 相干极大条件 相干极小条件 若： 有： 相干极大条件 相干极小条件 干涉条纹的形状是以 和 为焦点的 回转双曲面族 光的相干性 1、普通光源的发光机理 可见光 能引起人的视觉的电磁波 真空中的波长 400 nm — 760 nm 发光机理 处于激发态的原子会自发地跃迁到低激发态或基态，向外辐射电磁波。 - 13.6 e V - 3.4 e V - 1.5 e V 氢原子的发光跃迁 波列 跃迁过程的持续时间约为 10-8 s 原子发光的独立性 各原子或同一原子各次发出的波列，其频率和振动方向可能不同，每次何时发光不确定。 来自两个光源或同一光源的两部分的光，不满足相干条件，叠加时不产生光的强弱在空间稳定分布的干涉现象。 2、相干光的获得方法 用单色性好的点光源，把同一光线分成两束光，经不同路径相遇，然后再叠加。（取自同一原子的同一次发光） 分波前 分振幅 T. Young 杨氏双缝干涉 1801年，英国人托马斯 . 杨成功了一个判别光的性质的关键性实验。 在观察屏上有明暗相间的等间距条纹，这只能用光是一种波来解释。 杨还由此实验测出了光的波长。 4、2 杨氏实验 1）装置的结构 2）满足相干条件 （1）有相互平行的振动分量。 （2）S1和S2来自同一点源S，频率相同。 （3）虽然每一个波列的初相位 不相同， 但在观察屏幕上相遇的是同一个波列， 因此有 。这正是杨氏干涉 装置设计的巧妙之处。 故： 两束相干光 ? r2 r1 ? x P S s1 s2 D d 3）光强分布、相位差、光程差 （1）光强分布 ， ， （2）相位差 （3）光程差 若 n=1时， ，