光的干涉现象.ppt
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1、第 2 章 光的干涉现象,2.1 双光束干涉 2.2 平行平板的多光束干涉 2.3 光学薄膜 2.4 典型干涉仪 2.5 光的相干性,概念复习 当两列或者多列光波在空间某处相遇时,如果在其重叠区域内能够产生相干叠加、光振动的振幅和光的强度在此重叠区域内能够形成空间周期性的稳定分布。 其结果最终在观察屏上能够产生一系列明、暗相间的稳定图样,这种现象称为光的干涉。,注意:叠加并不等于干涉!叠加仅仅是指两列光波在相遇处的相位差恒定,但即使相位差恒定并不一定都能够形成光的干涉。 例如,两列传播方向相同、频率相等、位相差恒定、振动方向正交的线偏振光叠加 椭圆偏振光或者圆偏振光(在特殊情况下才是线偏振),
2、所以并不产生光的干涉现象。 可见,要产生光的干涉现象,还必须进一步满足别的条件。,光干涉现象的分类 (1)按照相位差是否恒定来划分 稳态干涉 瞬态干涉 (2)按照参与相干叠加的光束数目的多少来划分 双光束干涉 多光束干涉 (3)按照相干光产生的机理来划分 分(分割、切割、剪切)波振面法 典型双光束干涉 多光束干涉 分(分解)振幅法 等倾干涉 等厚干涉,2.1 双光束干涉 2.1.1 产生干涉的基本条件 1. 两束光的干涉现象 2. 产生干涉的条件 2.1.2 双光束干涉 1. 分波面法双光束干涉 2. 分振幅法双光束干涉,1. 两束光的干涉现象,2.1.1 产生干涉的基本条件,两列单色线偏振光
3、,I1、I2是二光束的光强; 是二光束的相位差:,两列光在P点相遇, 与 振动方向间的夹角为,则在P点处的总光强为:,二光束叠加后的总强度并不等于两列波的强度和,而是多了 I12 ,它反映了这两束光的干涉效应,通常称为干涉项。,干涉现象两束光在重叠区内形成的稳 定的光强分布的现象。 “稳定”眼睛或记录仪器能观察到或记录到的条纹分布,即在一定时间内存在着相对稳定的条纹分布。,如果干涉项 I12 远小于两光束光强中较小的一个,就不易观察到干涉现象; 如果两束光的相位差随时间变化,使光强度条纹图样产生移动,且当条纹移动的速度快到肉眼或记录仪器分辨不出条纹图样时,就观察不到干涉现象。,在能观察到稳定的
4、光强分布的情况下,满足干涉相长条件,的空间位置为光强极大值,且,满足干涉相消条件 = (2m+1) m=0, 1, 2, 的空间位置为光强极小值,且,如果两束光的强度相等即 I1= I2= I0,则相应的极大值和极小值分别为: IM= 2I0(1+cos) (极大值) Im= 2I0(1cos) (极小值),干涉条纹可见度,2. 产生干涉的条件,当干涉光强的极小值 Im = 0 时,V = 1,二光束完全相干,条纹最清晰;,当IM= Im时,V= 0,二光束完全不相干,无干涉条纹;,当IMIm0时,0V1,二光束部分相干,条纹清晰度介于上面两种情况之间。,传播方向相同(或者相近)的两列光波在相
5、遇点: (1)频率相等, = 0时,I 不随 t 变化,可得到稳定的干涉条纹。, 0时,干涉条纹随 t 变化,且愈大,条纹移动速度愈快;当 大到一定程度时,肉眼或探测仪器就将观察不到稳定的条纹分布。,干涉的必要条件,(2)振动方向相同(或相近) 当两束光的强度相等时,当两束光的振动方向相同时, = 0,,cos =1, V =1; 干涉条纹的可见度最大,干涉条纹最清晰。,干涉的必要条件,当两束光的振动方向垂直时, = /2, cos = 0, V= 0; 干涉条纹的可见度为零,不发生干涉现象。 当两列光波的振动方向既不平行也不垂直, 0 /2,0cos 1,0V1; 干涉条纹的清晰程度介于上述
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