工程光学 综合训练.pdf

《工程光学》答辩报告 选题：光的干涉，光的衍射 学 院 精密仪器与光电子工程学院 班 级 测控技术与仪器3 班 年 级 2012 组 名 3 -1 组 长 刘聪聪 组 员 程沁蕊 郭世嘉 黄沁予 金春杏 李冰彤 第一部分：光的干涉（综合训练2） 1 模拟两束平面波干涉、平面波与球面波干涉、两球面波干 涉 （1）两球面波干涉 当两点光源间距有限时，根据点光源发出的球面波的会聚与发散特性，又可 以将其分成发散球面波与发散球面波干涉、会聚球面波与会聚球面波干涉、会聚 球面波与发散球面波干涉三种情况。 两发散球面波叠加产生的干涉条纹的峰值强度面是旋转双曲面，双曲面的焦 点为两点光源，旋转轴为两个点光源的连线。两会聚球面波叠加产生的干涉条纹 的峰值强度面也是旋转双曲面。但通过二者的相位分布图可以清晰地看出，两列 发散球面波与两列会聚球面波的叠加实质是不同的。 (a)强度分布 (b)相位分布 图1.1 两发散球面波的干涉图样 (a)强度分布 (b)相位分布 图1.2 两会聚球面波的干涉图样 会聚球面波与发散球面波叠加，产生的干涉条纹的峰值强度面是一族以点光 源S 和点光源S 为焦点的旋转椭球面。 1 2 (a)强度分布 (b)相位分布 图1.3 会聚球面波与发散球面波的干涉图样 通过比较两发散球面波及两会聚球面波的干涉图样，与会聚球面波与发散球 面波的干涉图样的不同，可以清晰地发现其在强度分布上的差异。前两者由于发 生干涉两球面波的性质相同，其强度分布呈现出两点光源相斥的图样；而后者由 于发生干涉两球面波的性质不同，其强度分布呈现出两点光源相吸的图样。 这种显著的差别很容易让我们联想到两点电荷在空间中相互作用的情况，即 “同性相斥，异性相吸”。理想模型中的磁单极子也是如此。这一现象也印证了 光是电磁波的重要属性。 (2) 平面波与球面波干涉 当两个点光源间距无限大时,可将其中点光源S 发出的光看作平行光,使点 1 光源S 位于平面中心,此时,两个点光源之间的干涉变成平面光波与球面波的干 2 涉。无论是平面光波与发散球面波还是平面光波与会聚球面波干涉,峰值强度面 都是以点光源S 为圆心的一族同心圆环。但考查合成复振幅的位相,可以发现平 2 面光波与发散球面波干涉,合成复振幅的位相与发散球面波的位相相似,而平面 光波与会聚球面波干涉,合成复振幅的位相与会聚球面波的位相相似。 (a)强度分布 (b)相位分布 图2.1 平面光波与发散球面波的干涉图样 (a)强度分布 (b) 相位分布 图2.2 平面光波与会聚球面波的干涉图样 （3）两平面波干涉 在离点光源较远处，沿波的传播方向取一局部范围来看，在这范围内的波面 都是平行的，这样的波可近似看成平面波。当两个点光源间距无限大时，令观察 平面与两点光源共面，且使所观察的局部平面与两点光源相距均无穷远，此时两 列波干涉即为两平面波干涉。 图3.1 两平面波的干涉图样 在杨氏双缝干涉实验中，发生干涉的两列波的性质取决于S的存在。当S为一 狭缝时， 光波到达S 、