2-5两束平行光的干涉场

试总结并简要表述两束光波产生的干涉条件光是一种自然界中最好的载体，它可以用来携带信息，广泛应用于多个领域，如信息传输、显示、安全，等等。

干涉是光的重要特性之一，其中，光波产生的干涉是一种基于光特性的物理现象，它是由两束光产生的横向干涉而引起的结果。

从物理学的角度来看，两束光波产生干涉需要满足以下几个条件： 1、光源必须是一个点源，发出的光束成像到检测器应当是一个
平面波；
2、两束光必须干涉时保持平行；
3、干涉时的光波必须具有相同的波长；
4、两束光的振幅、相位必须保持一致；
5、叠加波的深度不能太大，以免把检出的结果搞乱。

因此，要想让两束光波产生干涉，必须满足上述条件：光源是点源；光线保持平行；波长相同；振幅和相位一致；叠加波深度不太大。

只有满足以上条件，才有可能看到光波发生干涉时交叉处出现的纹路。

在实验室中，实验室发射点源光束通过两个棱镜，使其保持平行，再经过光纤将它们传输到波前。

在波前，采用光栅等方式将两束光投射到检测器上，当满足上述条件时，就可以看到两束光波发生干涉时交叉处出现各种纹路，如牛顿环、瓦松曲线、斯特拉线等等，从而可以研究光波叠加的特性，同时也能研究光的其它特性，如折射，反射，衍射等。

总之，两束光波产生干涉需要满足一定条件。

这些条件包括：光
源是点源；光线保持平行；波长相同；振幅和相位一致；叠加波深度不太大。

当满足以上条件时，就可以看到两束光波发生干涉时交叉处出现的纹路，可以用来研究光的特性，从而发现许多新的物理现象，帮助人们更好地理解光的本质。

这个范围大则空间相干性好；范围小则空间相干性差．
右图中光源尺寸一定, 干涉孔径角即确定,孔 径角内的两点,距离愈 近,相干性愈好；角外 的两点不相干。
S1

S1
S2
S 2
三、光源非单色性的影响和时间相干性
光程差ΔL越大，折射光越落 后于反射光。ΔL过大，将超 过列波长度L。这时a、b光将 无法进行相干叠加。
劈尖
不规则表面
利用劈尖的等厚干涉可以测量很小的角度。
如： 今在玻璃劈尖上，垂直入射波长为 5893Å 的钠光， 测得相邻暗条纹间距为 5.0mm，若玻璃的折射率为 1.52，求此劈尖的夹角。
检查立方体
标 准 角 规 标 准 角 规
被检体
被检体
干涉膨胀仪
装置
C：铟钢作成的，热 膨胀极小； M：被检体。 M
相邻条纹的角间距：
n 1 2 2n' 1N h
反比于角间距，中心条纹疏，呈里疏外密分布。 反比于h，厚度越大，条纹越密。
透射光的等倾条纹
可见度降低，与反射互补
三、楔形平板产生的等厚干涉
（一）定域面和定域深度
油膜上的彩色条纹即为厚度很小时的等厚干涉条纹
（二）楔形平板产生的等厚条纹
在双孔后的空间，是相干光波的交叠区，形成干 涉．这种干涉，相干光波来自同一原子的发光，叫做 自相干．
双光束干涉，干涉场中某点的光强，与该点到两 光源的距离有关．因此，光强有稳定的空间分布． 在干涉场中距离双孔不太近，又不太远的区域， 处处有干涉．这种干涉称为不定域干涉．
２. 屏幕上光强分布规律 屏幕上P点光强为：
2 2 2 2

2 A1 A2 A1 A2
2 2
振幅相等：K=1 目视干涉仪：K>0.75 好 K>0.5 满意 K=0.1 可辨认

（2）单色光的干涉图样与白光的干涉图样有什么不同吗？
【提示】（1）双缝干涉图样的条纹关于中间条纹左右对称。（2）单色光的干涉图样：干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹。白光的干涉图样：中央条纹是白色的，两侧干涉条纹是彩色条纹。
[活动 ]双缝干涉图样明暗条纹的判断
例3 在双缝干涉实验中，双缝到光屏上 点的距离之差为 ，若两次实验分别用频率 的单色光 和 的单色光 进行实验，则 点出现明、暗条纹的情况是( )。A.单色光 和 分别照射时，均出现明条纹B.单色光 和 分别照射时，均出现暗条纹C.单色光 照射时出现明条纹，单色光 照射时出现暗条纹D.单色光 照射时出现暗条纹，单色光 照射时出现明条纹
，出现亮纹； ，出现暗纹。
2.相邻两亮（暗）条纹间的距离： （等间距、等宽）。
应用探究
[活动 ]白光的双缝干涉现象
例2 在光的双缝干涉现象里，下列描述正确的是( )。A.用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹最远的是波长较长的红光B.用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹最远的是波长较短的紫光C.相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的D.在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽
A. B. C. D.
D
[解析] 出现第3条暗条纹，说明 、 到 点距离之差为 ，而 ，所以 ，D项正确。
4.（任务2）（多选）双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝 后，投射到具有双缝的挡板上，双缝 和 与单缝 的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上 点到两缝的距离相等，距 点最近的第一条亮条纹在 点处。已知红光、绿光和蓝光三种色光比较，红光的波长最长，蓝光的波长最短，那么如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上 点及其上方的干涉条纹情况，下列叙述正确的是( )。

在两束光波传播方向的夹角以小角度同向传播时，叠加才会出现干 涉条纹(密集的窄条纹)，并且随着两束光的传播方向的夹角越小，干涉条 纹越宽；当两束光波完全重合平行时，叠加区域内将只出现一级干涉条纹。
2.1.2 双光束干涉的一般理论
一、两束平面波的干涉：
1.干涉项的特点与等强度面：
两束平面波满足相干条件时，它们可以写成：
定义对比度：
K IM Im IM Im
2.1 双光束干涉的一般理论
一、两束平面波的干涉：
此时有
E10E202E20E102 K
2E10E20
E10E202E20E102 E102E202
可见，1≥K≥0， 当E10=E20时，K=1，对应条纹最清晰，即完全相干。K=0，对应无条纹。
完全相干的充要条件是, E10与E20大小相同，方向平行，此条件并不 易满足，故一般看到的是部分相干条纹。
当 m 是整数时，我们说发生了“完全相长干涉”，对应最大强度面，
其上的强度是：
I(r)E10 E20 2
当 m 是半整数时，我们说发生了“完全相消干涉”，对应最小强度面，
其上的值是：
I(r)E10 E20 2
m 称为干涉场中等强度面的干涉级。
2.1 双光束干涉的一般理论
一、两束平面波的干涉：
3. 空间频率与空间周期
知，两束平面波干涉的结果是在一直流量上加入了一余弦变化量；
对于条纹间距e确定的干涉条纹而言，其清晰程度与强度的起伏大 小以及平均背景大小有关。
起伏程度（即强度分布的“交变”部分）越大，平均背景越小， 则条纹越清晰；
对于强度按余弦规律变化的干涉条纹，可以用对比度（也称“反 衬度”，“可见度”或“调制度”）定量地描述其清晰程度：