波的相干叠加ppt课件.ppt

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1、光学是严格的近似理论？！难道是好莱坞电影《TrueLies》or《EyeWideClosed》？严格：其理论有严格的数学逻辑，自成体系，而且都经过实验的检验。近似：几何光学，有近轴近似；波动光学，也有相应的近轴近似和远场近似。1.为什么要近似？难道精确的理论不好吗？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。2.更深层次的思考（也许是错的！？）光具有波粒二象性。但其波动性不如波长更长的电磁波，而粒子性又不及波长更短的X-ray、电子等，所以无论从哪一方入手，都难以

2、对其特性进行精确的测量。具有波粒二象性的体系本身就具有不确定性。即一对共轭的物理量是无法同时精确测量的。对于光，在宏观仪器前仍具有微观特性，但在微观仪器处又表现出宏观特性，所以无论从微观还是宏观，都难以进行不受限制的精确测量。3.第三章波的相干叠加第一部分、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4.§3.1波的叠加原理两列波在空间相遇5.6.一．内容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，各个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的合振动是各个波独自在该点振

3、动的矢量叠加（矢量和）。7.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。8.二．叠加方法同频率、同振动方向的单色光。1．代数法（瞬时值法）合振动9.2．复数法振幅和位相的表达式与代数方法相同10.3．振幅矢量法在复空间中，如图所示11.连续多个振幅矢量的叠加各个矢量按次序首尾相接，夹角为相应的位相差12.三．叠加的强度光的频率是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两列波在空间P点的位相差13.在观察时间内不是定值，而是随时间

4、改变，是时间的随机函数，则有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14.在观察时间内不随时间改变，则有被称为干涉项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，因而有不同的干涉项的数值。15.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16.四．相干条件（1）、Δφ稳定（2）、ω相同（3）、存在相互平行的振动分量。17.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18.如两振动不平行，

5、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。19.五．不同频率单色波的叠加振动方向相同、传播方向相同，频率不同的两列波20.21.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。光强随时间变化，没有稳定的光强分布。22.3.2两列单色波的干涉花样一．两相干个点光源的干涉发出球面波，在场点P相遇。23.可设初位相均为零，位相差光程差在真空中干涉相长干涉相消j=0，1，2，3，4，……，干涉级数24.交错的亮条纹和暗条纹在空间形成一系列双叶旋转双曲面。在

6、平面接收屏上为一组双曲线，明暗交错分布。干涉条纹为非定域的，空间各处均可见到。25.杨氏双孔干涉轴外物点和场点都满足近轴条件两点光源间距为d，可以求得发出的光波在屏上的复振幅26.合成的复振幅为27.强度分布为从一个孔中出射的光波在屏中心的强度28.是一系列等间隔的平行直条纹干涉相长（亮条纹）干涉相消（暗条纹）相邻亮（暗）条纹间隔29.30.相邻亮（暗）条纹间隔如光源和接收屏之间充满介质，则条纹间距为31.三．干涉条纹的反衬度（可见度）反衬度的定义：在接收屏上一选定的区域中，取光强最大值和最小值，有32.当A1=A2时，γ=1，反衬度最大当A1<>A2时，即A1、A2相差

7、悬殊时，γ=0，反衬度最小33.四．两束平行光的干涉两列同频率单色光，振幅分别为A1，A2；初位相为φ10，φ20，方向余弦角为（α1，β1，γ1），（α2，β2，γ2）研究在Z=0的波前上的位相ZXOY34.Z=035.亮、暗条纹都是等间隔的平行直线，形成平行直线族，斜率为36.条纹间隔或条纹的空间频率37.3.2相干光的获得一．原子发光的特点原子跃迁发光。光源中大量的原子，随机发光。不同原子发出的光波是不相干的。同一原子在不同时刻所发出的光