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物理光學(xué)-3光的干涉(2)(已修改)

2026-01-23 06:28 本頁面

　

【正文】第三章光的干涉和干涉儀光的干涉現(xiàn)象：在兩個或多個光波疊加的區(qū)域，某些點的振動始終加強，另一些點的振動始終減弱，形成在該區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定的光強強弱分布的現(xiàn)象稱為光的干涉現(xiàn)象。（肥皂泡、水面上的油膜呈現(xiàn)的美麗色彩等）第一節(jié) 光波干涉的條件和實現(xiàn)方法一、光波干涉的條件兩支蠟燭、兩盞燈放在一起，同時照在墻壁上。無光強度明暗變化的干涉現(xiàn)象兩個頻率相同的鈉光燈不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，即使是同一個單色光源的兩部分發(fā)出的光，也不能產(chǎn)生干涉。無干涉現(xiàn)象兩個完全獨立的沒有關(guān)聯(lián)的光波無論如何不會產(chǎn)生干涉，而只有當兩個光波有緊密關(guān)聯(lián)或當兩個光波是由同一光波分離出來時，才會發(fā)生干涉。（從光源本身的發(fā)光特性來解釋）光源中單個原子發(fā)光是間歇的，持續(xù)時間約 109秒。前后光波是完全獨立的，初相位沒有固定關(guān)系。不同原子發(fā)出的波列也如此。兩個波列形成的干涉圖樣只能在 109秒內(nèi)存在，另一時刻對應(yīng)于另一位相差的干涉圖樣，只能記錄到強度 I的某一時間平均值。普通光源：自發(fā)輻射獨立 (不同原子發(fā)的光 ) 獨立 (同一原子先后發(fā)的光 ) 考察兩光波疊加區(qū)域內(nèi)的某一點 P的強度 221 2 12 1 2 1 22 c osI I I I a a a a ?? ? ? ? ? ? ?])()()[( 212121 trkk ????? ??????? ??? 對普通光源來說，由于原子發(fā)光是間歇的、隨機的、獨立的，在觀察時間 ?內(nèi)，相位差不能保持恒定 ,變化次數(shù)極多 ,可取 0～ 2π 間的一切可能值 ,且機會均等。 221 2 1 20011 2 c o sI I d a a a a d??? ? ???? ? ? ???于是非相干疊加時的光強為 I=I1+I2 可見，在非相干疊加時，總光強等于兩光源單獨發(fā)出的光波在該處產(chǎn)生的光強之和，且光強是均勻分布的。如果在觀察時間 ?內(nèi)，相位差保持恒定 ,則合成光強在空間形成強弱相間的穩(wěn)定分布。這是相干疊加的重要特征。 ])()()[( 212121 trkk ????? ??????? ???（ 1）振動方向相同干涉項 I12與 a a2的標量積有關(guān)。（ 2）頻率相同否則兩光波頻率差引起隨時間迅速變化的位相差的變化（ 3）相位差恒定相位差保持恒值，該點強度穩(wěn)定分布 221 2 12 1 2 1 22 c osI I I I a a a a ?? ? ? ? ? ? ?1) 振動方向相同 2) 振動頻率相同 3) 相位差保持恒定產(chǎn)生相干光的必要條件二、相干光的獲得 ?原理：將同一光源上同一點或極小區(qū)域發(fā)出的一束光分成兩束，讓它們經(jīng)過不同的傳播路徑后，再使它們相遇，它們是相干光。 ?方法：分波陣面法：把光波的波陣面分為兩部分分振幅法：利用兩個界面產(chǎn)生兩束反射光或折射光 ① 分波面法：楊氏干涉 p S * 分波面法分振幅法 p 薄膜 S * ② 分振幅法：平行平板產(chǎn)生的干涉產(chǎn)生光波干涉的補充條件：光程差不能太大，否則由同一波列分成的兩個波列不能相遇相干光的獲得分波陣面法分振幅法薄膜干涉楊氏雙縫干涉雙棱（面）鏡干涉洛埃鏡干涉等傾干涉等厚干涉邁克爾遜干涉儀牛頓環(huán) 劈尖干涉增透膜增反膜第二節(jié) 楊氏雙縫干涉實驗英國物理學(xué)家、醫(yī)生和考古學(xué)家，光的波動說的奠基人之一波動光學(xué)：楊氏雙縫干涉實驗生理光學(xué)：三原色原理材料力學(xué)：楊氏彈性模量考古學(xué)：破譯古埃及石碑上的文字

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