甲型光学第2章光的叠加原理.pptVIP

光学为什么要近似？难道精确的电磁理论不好吗？其一、近似是可行的。物理学是实验科学，被实验检验为正确的结论，就是好的。其二、物理学是实用的。近似可以减少大量不必要的工作。其三、有时理论上的精确在实验上是无法实现的。我们已有旁轴，远场，定态。。。---标量第一部分、波的叠加原理处理分立波列的叠加第二部分、惠更斯——菲涅耳原理处理连续分布的次波中心发出次波的叠加第2章光的叠加原理光的叠加方法光的叠加强度波包两列波在空间相遇振动在相遇点的叠加2.1光的叠加原理1．波的独立传播定律从不同振源发出的波在空间相遇时，如振动不十分强，各列波将保持各自的特性不变，继续传播，相互之间没有影响。2．波的叠加原理几列波在相遇点所引起的扰动是各列波独自在该点所引起的扰动的叠加（矢量的线性叠加，矢量和）。成立的条件传播介质为线性介质。振动不十分强。在振动很强烈时，线性介质会变为非线性的。注意要点：不是强度的叠加，也不是振幅的简单相加，而是振动矢量（瞬时值）的叠加。对于电磁波，就是电场强度（电场分量，光矢量）、磁场强度的叠加2.2定态光波叠加的方法对于同频率、同振动方向的单色光1．代数法:瞬时值相加2．复数法：复振幅相加3．振幅矢量法:复振幅的矢量相加在复空间中，复振幅用矢量表示连续多个振幅矢量的叠加2.3光的叠加强度光的频率是1014Hz，其变化周期比仪器的响应时间小得多光强的测量值只能是一定时间内的平均值定态光波的光强，就是电场强度振幅平方的平均值两列波在空间P点相位差的讨论1、在观察时间内不是定值，而是随时间改变，是时间的随机函数两列波在空间P点相位差的讨论2、在观察时间内不随时间改变2.4光的相干条件（1）、ω相同（2）、Δφ稳定（3）、存在相互平行的振动分量。2.5不同频率单色波的叠加振动方向相同、传播方向相同，频率不同形成光学拍，拍频为ωm，强度分布随时间和空间变化。结论： 1、不同频率单色光叠加形成光学拍；2、不同频率的定态光波叠加形成非定态光。3、不同频率单色光是非相干的2.6波包与群速度介质中群速度和相速度的关系波在介质中的相速度与波长有关，即不同波长的光，在同一介质中，相速度不同，折射率不同。重要注释。Vg波包传输不可以超光速，但Vp》Vg时特定条件下可超光速。*合振动合振动振幅相位叠加之后，仍是定态光波振幅和位相的表达式与代数方法相同各个矢量首尾相接，夹角为相应的相位差两列波在空间P点的相位差 是两列光的强度简单相加，没有干涉现象。或者说它们是不相干的即两列波在空间不同的地点有不同的位相差，叠加后有不同的强度，出现干涉现象。Δφ只与空间位置有关，即不同的空间点具有不同的位相差，因而有不同的数值。干涉项干涉相长干涉相消 两列波在空间相遇，使得光的能量重新分布，称为干涉现象。能够产生干涉的光，称为相干光总光强是两列波的光强之和，无干涉。两列波的振动方向相互垂直按矢量叠加数量关系光强是振幅的平方 如两振动不平行，可将其中一个正交分解为和另一个分别平行、垂直的分量，再进行叠加。其中垂直的分量作为背底，不参与干涉。不是定态光波条件：频差很小。“光强”随时间变化，没有稳定的光强分布非单色波相当于许多单色波的迭加?（有限波列）——波包两列波两列波的频率（波长）很接近高频波的传播速度?每一单色波的传播速度,相当“波包”的相速度低频包络中心(振幅最大的地方)的传播速度就是“波包”的群速当波包通过有色散的介质时,它的各个单色分量将以不同的相速度前进,整个波包在向前传播的同时,形状亦随之改变和以前做法一样T，Z加△群速和相速的关系式无色散