高等光学ppt课件.ppt

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1、6.1 干涉理论基础光波的独立传播定律 当两列光波在空间相遇，它们的传播互不干扰，好象其他光波不存在一样，各自携带各自的信息（传播方向，振动方向，波长，周期等）独立行进.光波的线性叠加原理 当两列波（或多列波）同时存在时，在他们的交叠区内，每点的光振动，是各列波单独存在时在该点产生的光振动的合成。用数学式表示1.光波的线性叠加原理光波的线性叠加的条件是:线性媒质叠加方法 1）代数法（瞬时值法）叠加结果为 叠加后光强为 2）复数法 根据光波的叠加原理叠加后光强为 3）振幅矢量法 在复空间中，求 2.波的干涉和相干条件以两列具有相同频率光波的叠加为例.用复振幅表示 根据光波的叠加原理，P点的光振动

2、为两波在P点产生的光振动的叠加：P点的光强为其中为 S1 单独存在时在 P 点产生的光强.为 S2 单独存在时在 P 点产生的光强.不是定值，而是随时间改变是两列光的强度简单相加，没有干涉现象。是定值会出现干涉现象即两列波在相遇点有固定的位相差，会出现干涉现象。能够产生干涉的光，称为相干光。干涉相长 干涉相消该项为干涉项.相干条件3.干涉场的反衬度 干涉场中各点有不随时间变化的振幅值，是定态光波场。为了描述光波场中光强强弱的对比，引入反衬度的概念我们定义反衬度为：当条纹最清晰；当条纹消失.反衬度可以定量地描述干涉条纹的清晰程度在双光束干涉场中，光强为3 两列光波的干涉1）两列球面波的干涉 单色

3、点光源Q1和Q2到达P点时产生的振动表达式分别为其中：其中：P点的光强为在在pp点的位相差：点的位相差：光程差：光程差：在真空中：在真空中：位相差位相差:干涉相长：干涉相长：干涉相消：干涉相消：光强分布曲线-4-3-2-0 2 3 4 设振源强度相等，当设振源强度相等，当rr11，rr22远大于两振源之间的距离远大于两振源之间的距离dd时，有时，有AA11AA22=A.=A.于是：于是：这些点的轨迹在空间形成一系列双叶旋转双曲面。2)平行波干涉 两列平行波在两列平行波在z=0z=0平面干涉平面干涉两列平行波在两列平行波在z=0z=0平面的位相差为平面的位相差为 干涉相长 干涉相消即亮、暗条纹都

4、是等间隔的平行直线，形成平行直线族，斜率为 条纹间隔为 其倒数为单位长度里的条纹数，称为空间频率 4.干涉条纹的定域 定域就是某个一定的区域非定域就是空间任何区域（1）光源宽度对可见度的影响将点光源沿双孔连线方向上展宽,成为线光源视宽为 b.Pa当A光源点在P点产生的最大值与B光源点在P点产生的最小值重合，A点B点光源干涉场可见度为零，要使AB中间连续光源产生的干涉场可见度均为零，则x=D/d与x对应的边缘点光源间距s是光源宽度的极限b。给定b，则光源波前上次波源的相干范围当光源宽度b增大到 Rd时,可见度=0（2）光场的空间相干性空间相干性就是描述光场中,在多大横向范围内提取来的两子波源S1,S2仍是相干的这个范围大我们说空间相干性好，这个范围小，空间相干性差右图中光源尺寸定,相干孔径角即确定,孔径角内的两点,距离愈近,相干性愈好.角外的两点不相干.叫做相干孔径角.由装置的尺寸决定.两个单色相干点源在空间任意一点相遇，产生干涉条纹，相干区域与重叠相交区域一致，称为非定域干涉 在扩展光源的情况下，相干区域仅存在重叠相交区域中的某些特定区域，可观察到清晰干涉条纹的区域称为定域区