2甲型光學(xué)第二章光的疊加原理

1、光學(xué)是嚴(yán)格的近似理論？！難道是好萊塢電影True Liesor Eye Wide Closed？嚴(yán)格：其理論有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)邏輯，自成體系，而且都經(jīng)過實驗的檢驗。近似：幾何光學(xué)，有近軸近似；波動光學(xué)，也有相應(yīng)的近軸近似和遠(yuǎn)場近似。為什么要近似？難道精確的理論不好嗎？其一、近似是可行的。物理學(xué)是實驗科學(xué)，被實驗檢驗為正確的結(jié)論，就是好的。其二、物理學(xué)是實用的。近似可以減少大量不必要的工作。其三、有時理論上的精確在實驗上是無法實現(xiàn)的。更深層次的思考（也許是錯的！？）光具有波粒二象性。但其波動性不如波長更長的電磁波，而粒子性又不及波長更短的X-ray、電子等，所以無論從哪一方入手，都難以對其特性進(jìn)行精確

2、的測量。具有波粒二象性的體系本身就具有不確定性。即一對共軛的物理量是無法同時精確測量的。對于光，在宏觀儀器前仍具有微觀特性，但在微觀儀器處又表現(xiàn)出宏觀特性，所以無論從微觀還是宏觀，都難以進(jìn)行不受限制的精確測量。第一部分、波的疊加原理處理分立波列的疊加第二部分、惠更斯菲涅耳原理處理連續(xù)分布的次波中心發(fā)出次波的疊加第2章 光的疊加原理光的疊加方法光的疊加強度波包兩列波在空間相遇振動在相遇點的疊加合振動2.1 光的疊加原理1波的獨立傳播定律從不同振源發(fā)出的波在空間相遇時，如振動不十分強，各列波將保持各自的特性不變，繼續(xù)傳播，相互之間沒有影響。2波的疊加原理幾列波在相遇點所引起的擾動是各列波獨自在該點

3、所引起的擾動的疊加（矢量的線性疊加，矢量和）。成立的條件傳播介質(zhì)為線性介質(zhì)。振動不十分強。在振動很強烈時，線性介質(zhì)會變?yōu)榉蔷€性的。注意要點：不是強度的疊加，也不是振幅的簡單相加，而是振動矢量（瞬時值）的疊加。對于電磁波，就是電場強度（電場分量，光矢量）、磁場強度的疊加2.2 定態(tài)光波疊加的方法 對于同頻率、同振動方向的單色光 1代數(shù)法:瞬時值相加 合振動振幅相位疊加之后，仍是定態(tài)光波2復(fù)數(shù)法 ：復(fù)振幅相加振幅和位相的表達(dá)式與代數(shù)方法相同3振幅矢量法:復(fù)振幅的矢量相加 在復(fù)空間中 ，復(fù)振幅用矢量表示 連續(xù)多個振幅矢量的疊加各個矢量首尾相接，夾角為相應(yīng)的相位差2.3 光的疊加強度 光的頻率是101

4、4 Hz，其變化周期比儀器的響應(yīng)時間小得多光強的測量值只能是一定時間內(nèi)的平均值定態(tài)光波的光強，就是電場強度振幅平方的平均值兩列波在空間P點的相位差兩列波在空間P點相位差的討論1、在觀察時間內(nèi)不是定值，而是隨時間改變，是時間的隨機函數(shù)是兩列光的強度簡單相加，沒有干涉現(xiàn)象 ?；蛘哒f它們是不相干的兩列波在空間P點相位差的討論2、在觀察時間內(nèi)不隨時間改變 即兩列波在空間不同的地點有不同的位相差，疊加后有不同的強度，出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 只與空間位置有關(guān)，即不同的空間點具有不同的位相差，因而有不同的數(shù)值。干涉項 干涉相長 干涉相消兩列波在空間相遇，使得光的能量重新分布，稱為干涉現(xiàn)象。能夠產(chǎn)生干涉的光，稱為相干光 2.4 光的相干條件 （1）、 相同（2）、穩(wěn)定（3）、存在相互平行的振動分量。 總光強是兩列波的光強之和，無干涉。兩列波的振動方向相互垂直按矢量疊加數(shù)量關(guān)系光強是振幅的平方如兩振動不平行，可將其中一個正交分解為和另一個分別平行、垂直的分量，再進(jìn)行疊加。其中垂直的分量作為背底，不參與干涉。 2.5 不同頻率單色波的疊加 振動方向相同、傳播方向相同，頻率不同不是定態(tài)光波形成光學(xué)拍，拍頻為m ，強度分布隨時間和空間變化。結(jié)論：1、不同頻率單色光疊加形成光學(xué)拍；2、不同頻率的定態(tài)光波疊加形成非定態(tài)光。3、不同頻率單色光是非相干的“光強”隨時間