普通物理11.2光的相干性光程和光程差

1、整理課件11.2 光的相干性光的相干性 光程和光程差光程和光程差 光波的疊加光波的疊加11.2.2 獲得相干光的一般方法獲得相干光的一般方法11.2.3 光程光程 光程差光程差整理課件11.2.1 光波的疊加光波的疊加P1s2s1r2r 和和 在在P點(diǎn)引起的光振動(dòng)為點(diǎn)引起的光振動(dòng)為 1s2s)cos()cos(22220221111011 crtEEcrtEE 212221221222122122EEEEEEEEEEEEEPPP整理課件)cos()cos(22221111020121 crtcrtEEEE crrtEE221121210201)()(cos21 crrt22112121cos

2、其中其中： 21212EEIIIP根據(jù)光強(qiáng)的定義根據(jù)光強(qiáng)的定義整理課件 上式第三項(xiàng)上式第三項(xiàng) 稱為干涉項(xiàng)，稱為干涉項(xiàng)，它決定兩光波疊加的性質(zhì)下面對(duì)干涉項(xiàng)它決定兩光波疊加的性質(zhì)下面對(duì)干涉項(xiàng)進(jìn)行討論：進(jìn)行討論： 212EE1. 非相干疊加非相干疊加 （1）當(dāng)當(dāng) 時(shí)，顯然有時(shí)，顯然有, 21EE 021 EE021 EE即干涉項(xiàng)為零即干涉項(xiàng)為零（2） 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)21 整理課件 21 (3)當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí), ,初相差初相差( ( ）隨時(shí)）隨時(shí)間快速地、無規(guī)則地在區(qū)間間快速地、無規(guī)則地在區(qū)間 變化變化 21 20021 EE 21EE TttEET020121 crrt22112121)()(cos crr

3、t22112121)()(cos dt整理課件 綜合上述綜合上述: （1）兩光矢量互相垂直兩光矢量互相垂直; ; （2 2）兩光波頻率不相等兩光波頻率不相等; ; （3 3）兩光波的初相差不恒定兩光波的初相差不恒定.21IIIP 三種情況之一存在時(shí)，干涉項(xiàng)即為零三種情況之一存在時(shí)，干涉項(xiàng)即為零21IIIP 整理課件2. 相干疊加相干疊加 當(dāng)當(dāng)振動(dòng)方向相同，頻率相同，初相差振動(dòng)方向相同，頻率相同，初相差恒定恒定，則有則有： 相干波源相干波源兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相同、具有恒定相位差的振源同、具有恒定相位差的振源. cos2212221AAAAA 112222rtrt復(fù)習(xí)復(fù)

4、習(xí): 12122rr 整理課件 21EETEE20201 Tttcrrt)()(2cos2121 dtcrr )()(cos2121 crrEE)()(cos2121210201 整理課件 crrEEIIIP)()(cos2121020121 cos22121IIII crr)(2121 稱為相位差稱為相位差由式由式 得得2EI k2 , 2 , 1 , 0 k干涉相長(zhǎng)干涉相長(zhǎng) , 2 , 1 , 0)12( kk 干涉相消干涉相消 整理課件干涉的條件是：干涉的條件是： （1）頻率相同；）頻率相同； （2）位相差恒定；）位相差恒定； （3）光矢量振動(dòng)方向相同）光矢量振動(dòng)方向相同11.2.2 獲

5、得相干光的一般方法獲得相干光的一般方法 把由光源上同一點(diǎn)發(fā)的光設(shè)法分出兩部分，把由光源上同一點(diǎn)發(fā)的光設(shè)法分出兩部分，使這兩部分經(jīng)過不同的路徑后再相遇以產(chǎn)生使這兩部分經(jīng)過不同的路徑后再相遇以產(chǎn)生疊加疊加 分波陣面法分波陣面法：從一個(gè)點(diǎn)光源（或線光源）從一個(gè)點(diǎn)光源（或線光源）發(fā)出的光波的波陣面上分離出兩個(gè)點(diǎn)（或兩條發(fā)出的光波的波陣面上分離出兩個(gè)點(diǎn)（或兩條線）線） 分振幅法分振幅法：是從一束光波中分出兩束光波是從一束光波中分出兩束光波整理課件11.2.3 光程光程 光程差光程差 設(shè)光的頻率為設(shè)光的頻率為 ，在媒質(zhì)中的波長(zhǎng)，在媒質(zhì)中的波長(zhǎng)為為 ，在真空中的波長(zhǎng)為，在真空中的波長(zhǎng)為 ，則，則 nncun

6、 n 如果兩束光分別在折射率為如果兩束光分別在折射率為 和和 的媒質(zhì)中傳播的媒質(zhì)中傳播 1n2n)(221121urur 1s1n2n2s1r2r整理課件如果一束光連續(xù)經(jīng)過幾種媒質(zhì)，則如果一束光連續(xù)經(jīng)過幾種媒質(zhì)，則 iiirnL 定義：光波在某一媒質(zhì)中所經(jīng)歷的幾何定義：光波在某一媒質(zhì)中所經(jīng)歷的幾何路程與這媒質(zhì)的折射率的乘積為光程，用路程與這媒質(zhì)的折射率的乘積為光程，用L表示，則：表示，則：nrL 假定假定 ，則，則： 21 121222nnrr )(21122rnrn 整理課件 引入光程這個(gè)概念的目的就是把媒質(zhì)引入光程這個(gè)概念的目的就是把媒質(zhì)中的問題折算到真空中來處理，這樣只需中的問題折算到真空中來處理，這樣只需知道真空中的波長(zhǎng)即可求得相位差知道真空中的波長(zhǎng)即可求得相位差 當(dāng)我們用透鏡觀測(cè)干涉現(xiàn)象時(shí)，透