物理光学（第6版）课件 第2章 光波的叠加与分析.pptx

;两个或多个光波在空间某一区域相遇时，发生光波的叠加。

一般频率、振幅、位相都不相同的光波叠加较复杂，本章只讨论频率相同或频率相差很小的单色光波的叠加。;1）叠加原理：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。

叠加原理是波动光学的基本原理。;2）波传播的独立性

;设两个频率相同、振动方向相同的单色光波分别发自光源S1和S2，在空间某点P相遇，P到S1和S2的距离分别为r1和r2。

两光波各自在P点产生的光振动可以写为;根据叠加原理，P点的合振动为;式中;两光波在P点的相位差可写成;光程差为两束光的光程之差;光程差与相位差的关系为：;

;若在考察时间内，两光波的初相位保持不变，光程差也恒定，则该点的强度不变，叠加区内各点的强度也不变，则在叠加区内将看到强弱稳定的强度分布，把这种现象称为干涉现象，产生干涉的光波称为相干光波，其光源称为相干光源。;;是反射时的位相跃变，

当介质2的折射率大于介质1时，;对于z上的每一点，都是频率为的简谐振动，相应的振幅随z而变。;不同的z值有不同的振幅，但极大值和极小值的位置不随时间而变。

振幅最大值的位置称为波腹，其振幅等于两叠加光波的振幅之和，而振幅为零的位置称为波节。;相邻波节（或波腹）之间的距离为;;讨论同一方向传播的振动方向相同，振幅相等而频率接近的单色光波的叠加，其结果产生光学上有意义的“拍”现象。;叠加后得合成波;令;当;光学拍：两个不同频率的单色光波的叠加;

单色光波的传播速度指它的等相面的传播速度，即相速度。

合成波应包含等相面传播速度和等幅面传播速度两部分。;但在色散介质中，媒质对这些参与合成波必然是色散的，那么，传播中的波由于各不同频率的成分运动快慢不一致，会出现扩散，但假若这个波是由一群频率差别不大的简谐波组成，这时在相当长的传播途程中总的波仍将维持为一个整体，以一个固定的速度运行。这个特殊的波群称为“波包”，这个速度称为群速度。

;色散介质中的群速度和相速度;群速度：振幅调制包络的移动速度，是合成波振幅确定点的移动速度。;???入得：;即反常色散，群速度大于相速度;;实际光源发出的光波不能认为是余弦或正弦函数表示的单色光波，但可以将任何复杂的波动分解为一组由余弦函数和正弦函数表示的单色波之和。

利用傅里叶分析方法，可以把周期波或非周期波分解为若干个带权重的频率、振幅和位相各异的单色波。光波波列越长，被分解出的单色波的频率范围越窄，因此单色性越好。;问题：周期性波函数f(z)的分解;例如;周期性波函数的分解也可以写成复数形式;二、非周期性波的分析;非周期性波函数f(z)的分解;例：;波列长度2L和波列所包含的单色波的波长范围的关系