光波干涉的条

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,12.1,光的干涉和干涉系统,光的,干涉,现象是光的波动性的主要特征，它是许多光学仪器和测量技术的基础。本章研究光的干涉特性。,干涉的条件如何？,如何应用干涉现象进行测量？,两者在,P,点的合振动的光强表示为,P,点光强有最大值,P,点光强有最小值,两个频率和振动方向相同的单色光波的叠加,考虑到两光波的初相位之差，则两光波的相位差为,如果在考察时间内，两光波的,初相位差保持不变,，光程差也恒定不变，即,则该点的强度不变，叠加区域内各点的强度都不变，那么叠加区域内将形成稳定度的强度分布，称这种现象为干涉现象,一般情况下两列频率不同，单色线偏振光的矢量波表示为,两波在,P,点处合振动的总光强为,式中,产生干涉的基本条件如何？,由（,3,）式可知，两束光波叠加后的总强度中除了两列波的强度和之外，还多了一项交叉项,I,12,，,它反映了这两束光的干涉效应，通常称为,干涉项,。,考虑到两个单色光波的振动方向之间的夹角,，则叠加区域内某点的强度为,由干涉项可知，影响光强条纹稳定分布的主要因素是，,两光束频率；两光束振动方向夹角；两光束的初相位,（产生干涉现象的必要条件）,（,1,）对干涉光束的频率要求,当两束光频率相等，,=,0,，,干涉光强不随时间变化，可以得到,稳定的干涉条纹分布,。,当两束光的频率不相等,，,0,时,，,干涉条纹将随着时间产生移动,，且,愈大，条纹移动速度愈快。当时间足够长时，图像就会弥散掉。,要求两束光的,频率相等,。,（,2,）对两干涉束光振动方向的要求,若,=0,，两光束,的振动方向相同,，存在干涉项，总光强最大或者最小，,条纹最清晰；,若,=,/2,，两光束,振动方向正交,，不存在干涉项，,不发生干涉,；,当,0,/2,时,，干涉项处于最大和最小之间，因此，,干涉条纹清晰度介于上面两种情况之间。,要求两干涉光束的,振动具有相同方向的分量,由干涉项可知，影响光强条纹稳定分布的主要因素是，,两光束频率；两光束振动方向夹角；两光束的相位差,（产生干涉现象的必要条件）,(,3,),对两干涉光束初相位差的要求,在频率相同，振动具有方向相同部分条件下，为了获得稳定的干涉图形，两干涉光束的初相位差必须固定不变,要求两干涉光波的,初相位差恒定。,满足上述三个条件的光波通常称为,相干光波,，相应的光源称为,相干光源。,（,4,）产生干涉现象的补充条件,A,、两个光波到达某一点的光程差不能大于两者最小的波列长度,（时间相干性）,B,、光源大小必须小于临界宽度,（空间相干性）,干涉现象,的,几点说明,如果干涉项,I,12,远小于两光束光强中较小的一个，就不易观察到干涉现象；,如果两个光波的振动方向不平行，则只有其中平行分量才能形成干涉，而垂直分量将在观察面上形成背景光，影响干涉条纹的清晰度,干涉现象就是指这两束光在重叠区内形成的,稳定的光强分布,。所谓稳定，是指用肉眼或记录仪器能观察到或记录到条纹分布，,不随时间变化,。,问题：光既然是一种电磁波，就会具有波动的一般特征，应能产生干涉现象。但是，为什么通常用两个日光灯照明时不会发现光的强弱稳定分布呢？,如何解释？,物质是由原子、分子或离子组成，而原子有带正电的原子核及绕核运动的电子组成；,电子一方面绕核做轨道运动，一方面本身做自旋运动。,+2e,-e,-e,原子核,电子,E,0,基态,E,1,E,2,E,n,激发态,高能级的原子自发地从高能级,E2,持续不断,地向低能级,E1,跃迁，同时放出能量为 的光子（,一个光子对应一个波长，一个余弦波,）,每个单个原子的发光都不是无休止的，每次发光动作只能持续一定的时间，这个时间很短,(,小于,10,-8,s,),，,因而每次原子发光只能产生振幅衰减的有限一段波列。,显然，这光波在真空中延长的长度,l=c,。我们把这种具有确定频率,v,而长度有限的一段光波叫做一个波列。,相应的波列长度小于,3m,。,不同原子产生的,各个波列之间,、同一个原子,先后产生的各个波列之间,，都没有固定的相位关系，这样的两个光波并不满足上述三个必要条件。一般来说很难形成干涉现象。,不相干,(,不同原子发的光,),不相干,(,同一原子先后发的光,),分波面法：,将一个波列的波面分成两部分或几部分,每一部分发出的波再相遇时，必然是相干的，杨氏干涉就属于这种干涉方法。,p,S,*,分波面法,获得相干光源的方法,分振幅法：,通常是利用透明薄板的第一、二表面对入射光的依次反射，将入射光的振幅分解为若干部分，当这些部分的光波相遇时将产生干涉。,分振幅法,p,薄膜,S,*,