第八章 光的干涉3(分波面多光束对比度)
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光的干涉-知识点总结干涉场强分布:亮度最大值处: 亮度最小值处:条纹间距公式空间频率:ƒ(2()()()*12121212,(,)(,)(,)(,)2cos =++=++∆I x y U x y U x y U x y U x y I I I I ϕ()()110sin 11,i k x U x y Ae θϕ+=()()220sin 22,i k x U x y A e θϕ-+=()(1220(,)sin sin x y k x ϕθθφφ∆=-++-()()122010(,)sin sin x y k x ϕθθφφ∆=-++-以参与相干叠加的两个光场参数表示:衬比度的物理意义 1.光强起伏2.相干度2.2分波前干涉2.2.1普通光源实现相干叠加的方法 (1)普通光源特性 • 发光断续性 • 相位无序性• 各点源发光的独立性根源:微观上持续发光时间τ0有限。
如果τ无限,则波列无限长,初相位单一,振幅单一,偏振方向单一。
这就是理想单色光。
(2)两种方法21212I I I I +=γ2212112⎪⎭⎫ ⎝⎛+=A A A Aγ())(cos 1)(0r I r Iϕγ∆+=1γ=0γ=01γ<< 完全相干 完全非相干 部分相干◆ 分波前干涉(将波前先分割再叠加,叠加广场来自同波源具有相同初始位相) ◆ 分振幅干涉(将光的能量分为几部分,参与叠加的光波来自同一波列,保证相位差稳定)2.2.2杨氏双孔干涉实验:两个球面波的干涉 (1) 杨氏双孔干涉实验装置及其历史意义(1) 光程差分析(要会推导)XZ(x,y)(3)干涉条纹分布xdr r r r r r r r 2))((212212122122=-+-=-, 由 x DdD xdr r xd r r =≈+=-2221212得 λπϕ2,),(==∆k x D d k y x )(2)(2),(),()(12122010r r R R t P t P P -+-=-=∆λπλπϕϕϕ2222222221)2(,)2(由 D y dx r D y dx r +++=++-=)(2)(2),(),()(12122010r r R R t P t P P -+-=-=∆λπλπϕϕϕxdr r2得 2122=-当Q 位于Z轴上时,R 1=R 2,则)),(cos 1(),(0y x I y x I ϕ∆+=(4) 非近轴近似下的干涉条纹分布亮条纹和暗条纹在空间形成一系列双叶旋转双曲面。
物理光学:光的干涉、衍射和偏振以及光的颜色与色散1、光的干涉1.定义在两列光波的叠加区域,某些区域的光被加强,出现亮纹,某些区域的光被减弱,出现暗纹,且加强区域和减弱区域互相间隔的现象叫做光的干涉现象。
2.发生干涉的条件两列光波的频率相同、相位差恒定和振动方向相同。
能发生干涉的两列波称为相干波。
如果两个光源发出的光能够发生干涉,这样的两个光源称为相干光源,相干光源可将同一束光分成两列光而获得。
3.明暗条纹糸件亮纹:暗纹:2 干涉条纹图样特征1.双缝千涉①中央为亮纹,两侧是明、暗相间的条纹,且亮纹与亮纹间、暗纹与暗纹间的距离相等,即条纹宽度相等。
②相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离,其中为两条狭缝间的距离,为双缝到屏的距离,为光的波长。
此式表明,相同装置,光的波长越长,相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离越大。
③若用白光做实验,则中央亮纹为白色,两侧出现彩色条纹。
彩色条纹显示了不同颜色光的干涉条纹间距是不同的。
2.薄膜干涉光照射到薄膜上,被膜的前、后表面反射的两列光形成相干光。
①劈形薄膜厚度均匀变化时,干涉条纹是与劈棱平行的明暗相间的直条纹,相邻条纹间距相等。
②某处两反射光相遇时的路程差为该处薄膜厚度的倍,即。
③观察薄膜干涉时观察者与光源应在薄膜的同侧。
④白光发生薄膜干涉时形成的是彩色条纹。
3 薄膜干涉的两种应用1.检代工件表面的平整度①装置示意图②原理某处有凸凹时该处两反射光相遇时的路程差减小或增大,使干涉条纹发生弯曲。
根据条纹弯曲的方向和程度,可判定该处的凸凹情况。
③判定2.增透膜与增反膜①增透膜厚度:为增大视觉最敏感的绿光的透射膜的厚度为绿光在膜中波长的。
原理:从膜前后表面发生反射的两列反射波干涉相消。
②增反膜厚度:为减少紫外线的透射,眼镜片上的增反膜厚度为紫外线在膜中波长的。
原理:膜前后表面引起的反射波相遇时干涉加强。
知识拓展拓1 制约劈尖千涉条纹间距的因素劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图甲所示,将一平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夹人极薄的垫片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。
光的干涉是光学中的一个重要现象,它描述了两个或多个光波在空间中相遇时相互叠加,形成新的光强分布的现象。
以下是一些关于光的干涉的基本知识点:
1. 相干性:要产生光的干涉现象,入射到同一区域的光波必须满足相干条件,即它们的振动方向一致、频率相同(或频率差恒定),且相位差稳定或可预测。
2. 分波前干涉与分振幅干涉:
- 分波前干涉:如杨氏双缝干涉实验,光源通过两个非常接近的小缝隙后,产生的两个子波源发出的光波在空间某点相遇,由于路程差引起相位差,从而形成明暗相间的干涉条纹。
- 分振幅干涉:例如薄膜干涉,光在通过厚度不均匀的薄膜前后两次反射形成的两束相干光相遇干涉,也会形成明暗相间的干涉条纹。
3. 相长干涉与相消干涉:
- 相长干涉:当两束相干光波在同一点的相位差为整数倍的波长时,它们的振幅相加,合振幅最大,对应的地方会出现亮纹(强度最大)。
- 相消干涉:当两束相干光波在同一点的相位差为半整数
倍的波长时,它们的振幅互相抵消,合振幅最小,对应的地方会出现暗纹(强度几乎为零)。
4. 迈克尔逊干涉仪:是一种精密测量光程差和进行精密干涉测量的重要仪器,可以观察到极其微小的变化所引起的干涉条纹移动。
5. 等厚干涉与等倾干涉:菲涅耳双棱镜干涉属于等倾干涉,而牛顿环实验则属于等厚干涉。
6. 全息照相:利用光的干涉原理记录物体光波的全部信息,包括振幅和相位,能够再现立体图像,是干涉技术的重要应用之一。
以上只是光的干涉部分基础知识,其理论和应用广泛深入于物理学、光学工程、计量学、激光技术等领域。