物理光学 产生干涉的条件.ppt

* 光的干涉 (Interference) 光的干涉、衍射和偏振特性是光的波动性的主要特征，它们是许多光学仪器和测量技术的基础。本章研究光的干涉特性。 3.1.1 产生干涉的基本条件 (The basic conditions for interference ) 白光下的肥皂膜 白光下的油膜 光的干涉是指两束或多束光在空间相遇时，在重叠区内形成稳定的强弱强度分布的现象。 白光入射的杨氏双缝干涉照片 红光入射的杨氏双缝干涉照片 例如，下图所示的两列单色线偏振光 1. 两束光的干涉现象 E1 与 E2 振动方向间的夹角为 ? ， P 点处的总光强为 I1、I2 是二光束的光强；? 是二光束的相位差，且有 1. 两束光的干涉现象 二光束叠加后的总强度并不等于这两列波的强度和，而是多了一项交叉项 I12，它反映了这两束光的干涉效应，通常称为干涉项。 干涉现象就是指这两束光在重叠区内形成的稳定的光强分布。所谓稳定，是指用肉眼或记录仪器能观察到或记录到条纹分布。 1. 两束光的干涉现象 显然，如果干涉项 I12 远小于两光束光强中较小的一个，就不易观察到干涉现象； 1. 两束光的干涉现象 如果两束光的相位差随时间变化，使光强度条纹图样产生移动。 在能观察到稳定的光强分布的情况下，满足 满足 的空间位置为光强极大值，且光强极大值 IM 为 1. 两束光的干涉现象 当两束光强相等， ，相应的极大值和极小值分别为 1. 两束光的干涉现象 的空间位置为光强极小值，且光强极小值 Im 为 ①光强极大值的条件是 光强极大值是 ②光强极小值的条件是 光强极小值是 1. 两束光的干涉现象 2. 产生干涉的条件 1）干涉条纹可见度（对比度） 首先引入一个表征干涉效应程度的参量—干涉条纹可见度，由此深入分析产生干涉的条件。 2. 产生干涉的条件 1）干涉条纹可见度（对比度） ①当干涉光强的极小值 Im= 0 时，V = l，二光束 完全 相干，条纹最清晰； ②当 IM= Im 时，V = 0，二光束完全不相干，无 干涉条纹； ③当 IM ? Im? 0 时，0 V 1，二光束部分相 干，条纹清晰度介于上面两种情况之间。 2）产生干涉的条件 影响光强条纹稳定分布的主要因意是，二光束频率以及二光束振动方向夹角和二光束的相位差。 2）产生干涉的条件 (1)对干涉光束的频率要求 ①当二光束频率相等，?? = 0 时，干涉光强不随时间变化，可以得到稳定的干涉条纹分布。 ②当二光束的频率不相等，?? ? 0 时，干涉条纹将随着时间产生移动，且 ?? 愈大，条纹移动速度愈快。 要求二干涉光束的频率尽量相等。 （2）对二干涉光束振动方向的要求 由（6）、（7）式可见，若二光束光强相等，则 （2）对二干涉光束振动方向的要求 若? = 0，二光束的振动方向相同时，V = l，干涉 条纹最清晰； 若? = ? / 2，二光束正交振动时，V = 0，不发生干 涉； 当0 ? ? / 2时，0 V 1，干涉条纹清晰度介于 上面两种情况之间。 要求二光束的振动方向相同。 (3) 对二干涉光束相位差的要求 为了获得稳定的干涉图形，二干涉光束的相位差必须固定不变，即要求二等频单色光波的初相位差恒定。 可见，要获得稳定的干涉条纹，则： （1）两束光波的频率应当相同； （2）两束光波在相遇处的振动方向应当相同； （3）两束光波在相遇处应有固定不变的相位差。 这三个条件就是两束光波发生干涉的必要条件，通 常称为相干条件。 2）产生干涉的条件 3. 实现光束干涉的基本方法 通常称满足相干条件的光波为相干光波，相应的光源叫相干光源。 （1）两束光波的频率应当相同； （2）两束光波在相遇处的振动方向应当相同； （3）两束光波在相遇处应有固定不变的相位差。 *