9 2光的干涉相干光

2023-02-04 17:00:03 字數 1453 閱讀 7793

§9-2光的干涉——相干光光程分波陣面干涉分振幅干涉

前言:什麼是光的干涉現象?

與機械波類似,光的干涉現象表現為在兩束光的相遇區域形成穩定的、有強有弱的光強分布。即在某些地方光振動始終加強(明條紋),在某些地方光振動始終減弱(暗條紋),從而出現明暗相間的干涉條紋圖樣。光的干涉現象是波動過程的特徵之一。

光的干涉:兩束光的相遇區域形成穩定的、有強有弱的光強分布。

實際是滿足一定條件的兩列相干光波相遇疊加,在疊加區域某些點的光振動始終加強,某些點的光振動始終減弱,即在干涉區域內振動強度有穩定的空間分布。

干涉條紋:所形成的均勻分布的圖樣。

一、相干光

1、相干光:兩束滿足相干條件的光稱為相干光,

相干條件(coherent condition):

這兩束光在相遇區域:①振動方向相同;

②振動頻率相同;

③相位相同或相位差保持恆定

那麼在兩束光相遇的區域內就會產生干涉現象。

2、相干光的獲得

(1)普通光源的發光機理

當原子中大量的原子(分子)受外來激勵而處於激發狀態。處於激發狀態的原子是不穩定的,它要自發地向低能級狀態躍遷,並同時向外輻射電磁波。當這種電磁波的波長在可見光範圍內時,即為可見光。

原子的每一次躍遷時間很短(10-8 s)。由於一次發光的持續時間極短,所以每個原子每一次發光只能發出頻率一定、振動方向一定而長度有限的乙個波列。由於原子發光的無規則性,同乙個原子先後發出的波列之間,以及不同原子發出的波列之間都沒有固定的相位關係,且振動方向與頻率也不盡相同,著就決定了兩個獨立的普通光源發出的光不是相干光,因而不能產生干涉現象。

(2)獲得相干光源的兩種方法

a原理:

將同一光源上同一點或極小區域(可視為點光源)發出的一束光分成兩束,讓它們經過不同的傳播路徑後,再使它們相遇,這時,這一對由同一光束分出來的光的頻率和振動方向相同,在相遇點的相位差也是恆定的,因而是相干光。

b方法:

● 分波陣面法(w**efront spliting):把光波的陣面分為兩部分,例如:楊氏雙縫干涉,雙鏡干涉,洛埃鏡干涉。

● 分振幅法(amplititude spliting):利用兩個反射面產生兩束反射光,例如:劈尖干涉,牛頓環,薄膜干涉。

二、光程(optical path)

1、光程的概念:

光程:光波在介質中所經歷的幾何路程 l與介質折射率n之積 nl

,其中: n為介質的折射率,l為光在介質中傳播的距離,

光程有可加性

光程差δ:兩束光的光程之差。

如圖:2、光程差與相位差的關係(設兩光同位相)

光程差每變化乙個波長,相位差變化2π

光程差為δ ,相位差為 φ

光程差與相位差的關係為:

則相位變化可以寫成

三、分波陣面干涉

複習:波陣面

分波陣面法(w**efront spliting):把光波的陣面分為兩部分。典型的實驗楊氏雙縫干涉有和洛埃鏡。

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光的干涉總結彙總

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