工程光学课件：第12.1节光波干涉的条件-2017.ppt

1、本章内容本章内容12.1 光波干涉的条件光波干涉的条件12.2 杨氏干涉实验杨氏干涉实验12.3 干涉条纹的可见度干涉条纹的可见度12.4 平板的双光束干涉平板的双光束干涉12.5 平行平板的多光束干涉及其应用平行平板的多光束干涉及其应用12.6 现代干涉技术和干涉系统现代干涉技术和干涉系统思路：干涉现象思路：干涉现象 干涉理论干涉理论 干涉装置干涉装置12.1 光波干涉的条件光波干涉的条件n干涉现象干涉现象n在两个（或多个）光波叠加的区域，某些点的振动在两个（或多个）光波叠加的区域，某些点的振动始终始终加强或减弱加强或减弱，从而使该区域内在观察时间里形成，从而使该区域内在观察时间里形成稳定的

2、稳定的光强强弱分布光强强弱分布的现象称为的现象称为光的干涉光的干涉。（Interference）12.1 光波干涉的条件光波干涉的条件n干涉现象干涉现象n在两个（或多个）光波叠加的区域，某些点的振动在两个（或多个）光波叠加的区域，某些点的振动始终始终加强或减弱加强或减弱，从而使该区域内在观察时间里形成，从而使该区域内在观察时间里形成稳定的稳定的光强强弱分布光强强弱分布的现象称为的现象称为光的干涉光的干涉。n光的干涉现象，是光波光的干涉现象，是光波波动性波动性的重要特征的重要特征n并非任意两个光波的叠加都能产生干涉现象！并非任意两个光波的叠加都能产生干涉现象！ 相干光波：相干光波：能产生干涉的光

3、波能产生干涉的光波 相干光源：相干光源：发出相干光波的光源发出相干光波的光源光波相干的条件？光波相干的条件？（Interference）（Coherent wave）（Coherent source）12.1 光波干涉的条件光波干涉的条件n干涉条件干涉条件n回顾两个回顾两个频率相同频率相同、振动方向相同振动方向相同的单色光波的叠加：的单色光波的叠加：n回顾两个回顾两个振动方向垂直振动方向垂直的单色光波的叠加：的单色光波的叠加：n一般情形？一般情形？)cos()cos(221121tkratkraEEEcos22121IIIII)(1212rrk，)cos()cos(22211121trkyAt

4、rkxAEEEyx2122212IIEEEI（相干项）（相干项）振动方向夹角为振动方向夹角为 时？时？12.1 光波干涉的条件光波干涉的条件n干涉条件干涉条件n叠加光强叠加光强的一般形式：的一般形式： 两个振动方向夹角为两个振动方向夹角为 的简谐振动：的简谐振动：*2EEEI21EEE，)()(*2*121EEEEI*12*21*22*11EEEEEEEE)Re(2*212221EEEE*21)(EE)(exp111111trkiAE)(exp222222trkiAE，)()()cos()Re(2121221121*21trkrkAAEEcoscos22121AAIII12I（相干项）（相干项

5、）12.1 光波干涉的条件光波干涉的条件n干涉条件干涉条件 相干项相干项I12表明叠加光强不是光强表明叠加光强不是光强I1和和I2的简单叠加的简单叠加 相干项相干项I12的分布，决定了叠加光强的强弱分布的分布，决定了叠加光强的强弱分布 只有当只有当I12 0，且稳定时，才能产生干涉现象，且稳定时，才能产生干涉现象 干涉条件干涉条件：有相同的振动方向分量有相同的振动方向分量 振动方向互相垂直：振动方向互相垂直： 振动方向相同：振动方向相同： 其它：振动方向其它：振动方向相同相同的分量的分量干涉干涉，垂直垂直分量构成分量构成背景光背景光coscos22112AAI00cos12I不干涉不干涉cos

6、22112AAI干涉现象最明显干涉现象最明显12.1 光波干涉的条件光波干涉的条件n干涉条件干涉条件 相干项相干项I12表明叠加光强不是光强表明叠加光强不是光强I1和和I2的简单叠加的简单叠加 相干项相干项I12的分布，决定了叠加光强的强弱分布的分布，决定了叠加光强的强弱分布 只有当只有当I12 0，且稳定时，才能产生干涉现象，且稳定时，才能产生干涉现象 干涉条件干涉条件：频率相同：频率相同coscos22112AAI)()()(21212211trkrk其中：其中：t0001cos1cos0TdttTt0sint，tttsinsincoscos)cos(cos），才有，才有（只有（只有012

7、21I12.1 光波干涉的条件光波干涉的条件n干涉条件干涉条件 相干项相干项I12表明叠加光强不是光强表明叠加光强不是光强I1和和I2的简单叠加的简单叠加 相干项相干项I12的分布，决定了叠加光强的强弱分布的分布，决定了叠加光强的强弱分布 只有当只有当I12 0，且稳定时，才能产生干涉现象，且稳定时，才能产生干涉现象 对于空间不同的点对于空间不同的点 相位差不同相位差不同 形成强弱分布形成强弱分布 干涉条件干涉条件：相位差恒定：相位差恒定coscos22112AAI)()()(21212211trkrk其中：其中：t）（对确定点，（对确定点，const21)()(212211rkrk相相位位差

8、差：coscos22112AAIcoscos221II12.1 光波干涉的条件光波干涉的条件n干涉条件干涉条件n干涉的必要条件：干涉的必要条件： 振动方向相同，或振动方向相同，或有相同的振动方向分量有相同的振动方向分量 频率相同频率相同 相位差恒定相位差恒定n补充条件：补充条件：只有同一原子发出的同一波列相遇才能相干只有同一原子发出的同一波列相遇才能相干 叠加光波的光程差不超过波列的长度叠加光波的光程差不超过波列的长度有关有关程差程差干涉的光强分布只与光干涉的光强分布只与光)(2211rkrkcoscos22121IIIII)()(212211rkrk，km107氦氦氖氖激激光光：可可达达波波长长白白光光：仅仅有有几几个个可可见见光光12.1 光波干涉的条件光波干涉的条件n干涉条件干涉条件 实际装置：由同一个源光波获得两个或多个次级光波实际装置：由同一个源光波获得两个或多个次级光波 这些次级光波来自于同一个光波，因此具有相同的这些次级光波来自于同一个光波，因此具有相同的振动频率、相同的振动方向以及确定的初相位差，从而振动频率、相同的振动方向以及确定的初相位差，从而是相干的。是相干的。 两类办法：两类办法： 分波前：分波前： 分振幅：分振幅：如杨氏干涉实验如杨氏干涉实验如平板干涉等如平板干涉等