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对光的干涉条件的补充
对光的干涉条件的补充
对光的干涉条件的补充
谢谦
【摘要】由于光波的特殊挂,在光的干涉的三个基本条件的基础上,再补充两个特殊条件,两束光波方能发生干涉。f关羹词】光干涉条侔补充
要使两列波干涉,必然要同时满足以下兰个条件,即(1)频率相同;(2)相差恒定;(3)在相遇处振动方向几乎沿着同一直线。但
于是P=p-一p萨(里趔k弘
n寸n1
是,对于光波来说,即使上述三个条件完全满足,也不一定会出现
明显的干涉现象,也就是说,对于光波,要在满足上述条件的基础
上,再补充相关的附加条件,这样的两束光波才能干涉。
在空气与玻璃界面上反射式,设a=l。5.1l,--1。则p=O.04,光束a!bt经过一次反射,其相对强度为p=O.04;射入射光强度为1光柬a觑经过两次折射一次反射,其相对强度为p《l—p)Z-=O.037;光柬
补充条件1:
两束榴干光波在相遇时振幅要近乎相等
对予两相干光波,相遇时振幅分别为A。、如,描述干涉条纹
t,
a勘经过两次折射三次反射,其相对强度仅为酸l呻)砚00006,
依此类推。可见只有a,b。和&2b2两柬光强度相差无几,从而振幅近乎褶等,丽a扬以后各光束振幅衰减得很快,和前两秦光叠加时,可见度几乎为零,因而主要是前两柬光的干涉。
l_一l^
强弱对比的可见度定义为7
2瓦=了了:.当玉
再看透射光,c,dl经过两次折射,其相对强度为(1榔925,
补充条件2:
两束相千光波波长至少应等于最大光程差
根据原子发光机理,任何光源发射的光波只有在有限的空
o矗经过两次折射三次反射,其相对强度为硬l—p)2如.0015,略去
以后的透射光,前两束光强度相差过大,振幅比为0.04。振幅悬殊过大,不能发生干涉。
时),v--!,条纹反差最大,清晰可见。当王。*k时v—O,条纹模糊
不清,甚至不可辨认。可见度仅与振幅比有关,—般可见度v≥0L7就能形成较好的干涉条纹,这就是双光柬干涉是对振幅的限带4嘲。
在分波面法干涉中,如杨氏双缝、菲涅尔双面镜、劳德埃镜中,由于是同一波面的两个波源发出的光渡干涉,所以振幅近似
相等,可见度较好。丽在分振幅法子涉中,干涉的两列光波可能振幅差异较大,现再加以说明。
。
间范围内并且在一定时闻内才可以看作是稳定的,即光源向外发射的是有限长的波列,而波列的长度是由原子发光的持续时间和传播速度决定的霸。例如在杨氏干涉实验中,如图(2),如果光源S发射一判光波a,这一列光波被S、岛分成两个渡列一、矗I',这两个波列沿不同路径沁1"2传播后,又重新相遇。由于这两列波是从同一列光波分割出来的,他们具有完全相同的频率和一定的相位关系,因此可以发生干涉,并可观察到干涉条纹。若两路的光程差太大,以至于S,、s2到观察点P的光程差大于波列的长度,使得当渡列矿刚到达P点时,波列a已经过去了,两列波不能相遇,当然无法发生干涉。而另一发光时刻发出的渡列b经s,分割后的波列b.和a”相遇并叠加。但由于a和b无固定为柑关系,因此考察点P无法发生干涉,故干涉的必要条件是两列波在相遇点的光程差应小于波列的长度。由于光源或多或少非单色性的影响,存在一个实现棚干的最大光程差。由上述分析,渡列长度至少应等于最大光程差,于是渡列长度L为
设表面相互平行的平面透明介质薄膜(折射搴为啦)至于另一透明介质(折射率为131)中。如图(1)所示,把单色点光源s放在会聚透镜L。的焦点处,使平行光束ab照射到薄膜表面上。光束被分
成两部分:一部分是反射光束aib。;另一部分折射入薄膜内,遇到第=个表面时,叉分为人射光和折射光两部分。折射部分成为透射逛束c,d,射出膜外,反射部分又反射回第一表面,光束又分为两部兮:—部分折射出膜面的光柬a如;另—部分仍反射至膜内。有反
嗣碱盱射定律可知.无论平行光束在膜内经过多少次反射,仍保持譬平行光束。而在平行表面条件下,从第一表面折射出的光束k,以及在薄膜内经过三次、五次等等,反射而最后从第一表面折f出的许多光束,用a,b,,a籼、等表示(a勘以后的光束图中未画),总是和a,b。有相同的传播方向;从第二表面折射出来的光束
12、o矗等(e疵以后的光束图中亦未匦出),也总是和cld】有相同f专播方向。简单起见,称aIb,、a如、a妫、a籼等为反射光柬,称。、c盛、c矗等为透射光柬。反射和折射光束满足干涉基本条件,
韵弛砒们的干涉情况。
:射强度取决子反射率强:
p=(A/A)2
I
三;‰=击
因此要实现干涉,一是提高光源的单色性,减小光源的谱线宽度
S卜一
一——,刎S4
图(1)
战,以增大波列长度。二是S。、S2间距、薄膜厚度不应太大,以减
少实际光程差。
S
.A
图(2)
A一门,孑厂…l/rn
a.一l
b,乒
n
A分别为人射光和反射光的振幅。按照菲涅耳公式。反射
更射率也
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