光的干涉1.pptx
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1、第一章第一章 光的干涉光的干涉 内容:内容:1.1 波的独立性、叠加性和相干性波的独立性、叠加性和相干性1.2 由单色波叠加形成的干涉花样由单色波叠加形成的干涉花样1.1 波动的独立性、叠加性和相干性波动的独立性、叠加性和相干性n电磁波在真空中的速度:电磁波在真空中的速度:真空中电解质的介电常量真空中电解质的介电常量 真空中磁介质的磁导率真空中磁介质的磁导率代入数值,代入数值,c=测得的光速测得的光速n麦克斯韦结论:麦克斯韦结论:光是某一波段的电磁波;光是某一波段的电磁波;c是光在真空中的传播速度;是光在真空中的传播速度;一、电磁波的传播速度和折射率一、电磁波的传播速度和折射率n介质中电磁波的
2、速度:介质中电磁波的速度:相对介电常量相对介电常量 相对磁导率相对磁导率n透明介质折射率:透明介质折射率:定义定义:(折射率折射率n1)由定义式可得:由定义式可得:在光频段:在光频段:二、光的强度二、光的强度n电磁波的电场强度电磁波的电场强度E、磁场强度、磁场强度H都和传播方向垂都和传播方向垂直,因而直,因而电磁波是横波电磁波是横波。事实证明:在电磁波中能引起感光作用的是电场强度事实证明:在电磁波中能引起感光作用的是电场强度E。所以光波中的振动矢量指所以光波中的振动矢量指E矢量,矢量,电场强度电场强度E也称也称光矢量光矢量。(磁场分量)(磁场分量)(电场分量)(电场分量)(光的传播方向)(光的
3、传播方向)EH可见光波长范围:可见光波长范围:390760nm可见光频率范围:可见光频率范围:n能流密度:能流密度:单位时间内通过与波的传播方向垂直单位时间内通过与波的传播方向垂直 的单位面积的能量,或通过单位面积的功率。的单位面积的能量,或通过单位面积的功率。n光照度:光照度:(又称光强度又称光强度)即光的平均能流密度。即光的平均能流密度。n相对光照度相对光照度(简称光强):(简称光强):可以证明:可以证明:由于我们关心的是空间点的相对强度,所以在上式中取比例由于我们关心的是空间点的相对强度,所以在上式中取比例系数为系数为1,得:,得:其中其中A是是电场强度电场强度E的振幅的振幅。三、机械波
4、的独立性和叠加性三、机械波的独立性和叠加性n波动的独立性:波动的独立性:从几个振源发出的波动相遇于同一区域,只要满足振动不从几个振源发出的波动相遇于同一区域,只要满足振动不十分强烈,则它们将各自十分强烈,则它们将各自保持自己的原有特性保持自己的原有特性(频率、振幅(频率、振幅和振动方向),按原前进方向继续传播,彼此不受影响。和振动方向),按原前进方向继续传播,彼此不受影响。n波动的叠加性:波动的叠加性:波在相遇的区域内,介质质点的合位移为各波分别单独传播波在相遇的区域内,介质质点的合位移为各波分别单独传播 时在该点引起的位移的矢量和。时在该点引起的位移的矢量和。n干涉:干涉:在波的叠加区域内,
5、在波的叠加区域内,强度按空间周期性变化强度按空间周期性变化 的现象称为干涉。的现象称为干涉。n干涉花样:干涉花样:各点的振动各点的振动强度强度有一定的有一定的非均匀分布非均匀分布的整体的整体 图像图像称为干涉花样。称为干涉花样。杨氏干涉图样杨氏干涉图样等厚干涉花样等厚干涉花样等倾干涉花样等倾干涉花样空气薄膜厚度不同形成的环状干涉花样空气薄膜厚度不同形成的环状干涉花样牛顿环牛顿环迈克尔孙干涉花样迈克尔孙干涉花样法布里珀罗干涉花样法布里珀罗干涉花样四、干涉现象是波动的特性四、干涉现象是波动的特性n物体发射光、吸收光的过程也是物体发射光、吸收光的过程也是能量迁移能量迁移的过程;的过程;n能量迁移依靠
6、能量迁移依靠波动波动或者或者移动着的微粒移动着的微粒;波动:波动:能量以振动的形式在物质中依次转移,物质本身并不随能量以振动的形式在物质中依次转移,物质本身并不随波移动;波移动;微粒:微粒:能量随着微粒一起移动;能量随着微粒一起移动;n干涉现象说明光的波动本性干涉现象说明光的波动本性推广:推广:出现出现强弱按一定分布强弱按一定分布的干涉图样,可作为波动的干涉图样,可作为波动性最有力、最可靠的依据。性最有力、最可靠的依据。五、相干与不相干叠加五、相干与不相干叠加(一)、(一)、相干光源与非相干光源相干光源与非相干光源 若两光源所发出的两束光波叠加能产生干涉,则若两光源所发出的两束光波叠加能产生干
7、涉,则这两个光源称为这两个光源称为相干光源相干光源;否则,称为;否则,称为非相干光源非相干光源。能产生干涉花样的叠加称为相干叠加;能产生干涉花样的叠加称为相干叠加;否则,称为非相干叠加。否则,称为非相干叠加。(二)、(二)、相干叠加与非相干叠加相干叠加与非相干叠加设有两列设有两列频率相等、沿同一直线振动、相位不同频率相等、沿同一直线振动、相位不同的简谐波:的简谐波:由叠加原理,设合振动为由叠加原理,设合振动为E,合振幅为,合振幅为A,合成后初相位为,合成后初相位为则:则:讨论:讨论:1、由于振动强度、由于振动强度 IA2,所以合振动强度并不简单地等于,所以合振动强度并不简单地等于两分振动强度和
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