光的干涉知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、-. z.第二章光的干預(yù)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)光的干預(yù)現(xiàn)象兩束(或多束)光在相遇的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生相干疊加,各點(diǎn)的光強(qiáng)不同于各光波單獨(dú)作用所產(chǎn)生的光強(qiáng)之和,形成穩(wěn)定的明暗交替或彩色條紋的現(xiàn)象,稱為光的干預(yù)現(xiàn)象。干預(yù)原理注：波的疊加原理和獨(dú)立性原理成立于線性介質(zhì)中,本書(shū)主要討論的就是線性介質(zhì)中的情況.(1)光波的獨(dú)立傳播原理當(dāng)兩列波或多列波在同一波場(chǎng)中傳播時(shí)，每一列波的傳播方式都不因其他波的存在而受到影響，每列波仍然保持原有的特性頻率、波長(zhǎng)、振動(dòng)方向、傳播方向等(2)光波的疊加原理在兩列或多列波的交疊區(qū)域，波場(chǎng)中*點(diǎn)的振動(dòng)等于各個(gè)波單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)所產(chǎn)生振動(dòng)之和。波疊加例子用到的數(shù)學(xué)技巧： QUOTE 2 QUO

2、TE QUOTE 注:疊加結(jié)果為光波復(fù)振幅的矢量和，而非強(qiáng)度和。分為相干疊加(疊加場(chǎng)的光強(qiáng)不等于參與疊加的波的強(qiáng)度和)和非相干疊加(疊加場(chǎng)的光強(qiáng)等于參與疊加的波的強(qiáng)度和).波疊加的相干條件干預(yù)項(xiàng)：123相干條件：干預(yù)項(xiàng)不為零為了獲得穩(wěn)定的疊加分布為了使干預(yù)場(chǎng)強(qiáng)不隨時(shí)間變化2.1.4 干預(yù)場(chǎng)的襯比度1.兩束平行光的干預(yù)場(chǎng)學(xué)會(huì)推導(dǎo)1兩束平行光的干預(yù)場(chǎng)干預(yù)場(chǎng)強(qiáng)分布：亮度最大值處：亮度最小值處： QUOTE 條紋間距公式空間頻率：2定義襯比度以參與相干疊加的兩個(gè)光場(chǎng)參數(shù)表示：襯比度的物理意義1.光強(qiáng)起伏2.相干度 完全相干完全非相干局部相干 2.2分波前干預(yù)普通光源實(shí)現(xiàn)相干疊加的方法(1)普通光源特性

3、發(fā)光斷續(xù)性相位無(wú)序性各點(diǎn)源發(fā)光的獨(dú)立性根源：微觀上持續(xù)發(fā)光時(shí)間0有限。如果0無(wú)限，則波列無(wú)限長(zhǎng)，初相位單一，振幅單一，偏振方向單一。這就是理想單色光。(2)兩種方法分波前干預(yù)將波前先分割再疊加，疊加廣場(chǎng)來(lái)自同波源具有一樣初始位相分振幅干預(yù)將光的能量分為幾局部，參與疊加的光波來(lái)自同一波列，保證相位差穩(wěn)定楊氏雙孔干預(yù)實(shí)驗(yàn)：兩個(gè)球面波的干預(yù)(1) 楊氏雙孔干預(yù)實(shí)驗(yàn)裝置及其歷史意義光程差分析要會(huì)推導(dǎo)*Z(*,y)當(dāng)Q位于軸上時(shí)，R1=R2,則(3)干預(yù)條紋分布(4) 非近軸近似下的干預(yù)條紋分布亮條紋和暗條紋在空間形成一系列雙葉旋轉(zhuǎn)雙曲面。在平面接收屏上為一組雙曲線，明暗交織分布。干預(yù)條紋為非定域的，空

4、間各處均可見(jiàn)到。(5)干預(yù)條紋間距公式條紋間距：() 干預(yù)條紋的物理意義：光程差物理意義：1、干預(yù)條紋代表著光程差的等值線。2、相鄰兩個(gè)干預(yù)條紋之間其光程差變化量為一個(gè)波長(zhǎng)l，位相差變化2。2.2.3 其它分波前干預(yù)裝置了解，見(jiàn)PPT2.2.4 光源寬度對(duì)干預(yù)場(chǎng)襯比度的影響學(xué)會(huì)推導(dǎo)，記住圖即可擴(kuò)展光源 (e*tended source of light)具有一定的尺寸和體積大量非相干點(diǎn)源的集合多組干預(yù)條紋的非相干疊加降低襯比度1 兩個(gè)別離點(diǎn)源照明時(shí)的局部相干場(chǎng)計(jì)算思路：i先分別求出兩點(diǎn)光源在觀察屏上的光強(qiáng)分布，關(guān)鍵是找到關(guān)系式。ii然后根據(jù)算得各點(diǎn)光源在觀察屏上的光強(qiáng)分布iii由于兩點(diǎn)光源非相

5、干，所以總的光強(qiáng)分布可以直接由兩者場(chǎng)強(qiáng)相加得到。2襯比度變化2 線光源照明時(shí)的局部相干場(chǎng)計(jì)算思路：i用到1中結(jié)論， QUOTE 。并且有ii對(duì)整個(gè)線光源積分：襯比度變化：3 面光源照明時(shí)的局部相干場(chǎng)計(jì)算思路與2接近，只是將線積分改為面積分。方孔光源與線光源照明時(shí)形式一樣，區(qū)別在于方孔時(shí)常數(shù)項(xiàng)I0B(ab),線光源時(shí)，I0=Bb(3) 圓盤(pán)光源積分不能得到解析式圓盤(pán)光源極限直徑：光場(chǎng)的時(shí)間相干性1.譜線寬度光源有一定譜線寬度是光源發(fā)光的斷續(xù)性造成的。假設(shè)*一微觀粒子輻射出的光波復(fù)振幅可表示為：則播送強(qiáng)度隨頻率的分布：當(dāng)時(shí)， QUOTE ， QUOTE 為該輻射光譜寬度。當(dāng) QUOTE 取無(wú)窮大時(shí)

6、，就對(duì)應(yīng)理想單色光的情況；當(dāng) QUOTE 較大以致 QUOTE 時(shí)，就稱為準(zhǔn)單色光由 QUOTE ， QUOTE 可得：這是一般情況下發(fā)光時(shí)間與譜線寬度的簡(jiǎn)單關(guān)系。2.光源非單色性對(duì)條紋襯比度的影響方壘型譜函數(shù)下干預(yù)場(chǎng)的襯比度準(zhǔn)單色光持續(xù)發(fā)光時(shí)間有限，因而發(fā)射的波列長(zhǎng)度是有限的，相鄰波列之間相位關(guān)系是隨機(jī)的。光場(chǎng)的空間相干性光場(chǎng)的空間相干性是指在光源照明空間中橫向任意兩點(diǎn)位置處的光場(chǎng)和之間的相干程度，其相干程度是由光源本身的性質(zhì)決定的，可以通過(guò)干預(yù)場(chǎng)的襯比度 QUOTE 來(lái)定量描述和之間的相干程度。1相干孔徑角：以孔徑角表示襯比度的形式：(4) 相干面積2.2.6 分波前干預(yù)應(yīng)用了解2.3 分

7、振幅干預(yù)1.等傾干預(yù)光程差：計(jì)算干預(yù)場(chǎng)條紋分布時(shí)只考慮前兩條光線是因?yàn)閮H有前兩條光線的強(qiáng)度較接近。干預(yù)條紋分布僅與入射光線的方向有關(guān)，同一干預(yù)亮環(huán)對(duì)應(yīng)的是同一入射傾角的光線在焦平面上的疊加，正因?yàn)槿绱诉@種干預(yù)被稱為等傾干預(yù)。定域條紋:在單設(shè)擴(kuò)展光源照明平板的分振幅干預(yù)中，干預(yù)條紋的襯比度隨觀察屏的位置而變化，存在一個(gè)位置使襯比度到達(dá)最大值，這種襯比度與觀察屏有關(guān)的干預(yù)條紋稱為定域條紋。分波前干預(yù)是非定域的。等傾干預(yù)第一級(jí)干預(yù)條紋在最外面，越靠近中心處入射角越小，光程差越大，條紋級(jí)次m越大。2等厚干預(yù)1光程差：一般采用垂直入射： QUOTE 2等厚干預(yù)條紋主要特點(diǎn)：i、外表?xiàng)l紋形狀與楔形板或薄膜

8、的等厚線是一致的。ii、相鄰兩個(gè)亮條紋對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的楔形板厚度差值。等厚干預(yù)條紋的應(yīng)用測(cè)量細(xì)絲直徑測(cè)量機(jī)械零件外表粗糙度此圖說(shuō)明零件外表有凹陷。牛頓環(huán)法測(cè)量鏡面曲率半徑和外表形狀誤差。輕壓標(biāo)準(zhǔn)模板，可以觀察條紋的吞吐，如果條紋擴(kuò)大，則需研磨中央，否則研磨兩邊。擴(kuò)展光源照明下等厚干預(yù)條紋的特點(diǎn)。擴(kuò)展光源各點(diǎn)源形成的干預(yù)條紋不重合，所以擴(kuò)展光源照明下等厚干預(yù)條紋襯比度下降。幾種分振幅干預(yù)儀及其應(yīng)用。重點(diǎn)掌握Michelson干預(yù)儀2.4多光束干預(yù)2.4.1 多光束干預(yù)的形成結(jié)論：1、低反射率情況下，多光束干預(yù)與雙光束干預(yù)接近。2、高反射率情況下，透射多光束接近不同光強(qiáng)反射率情況下的透射多光束干預(yù)場(chǎng)強(qiáng)與相位差 QUOTE 的關(guān)系結(jié)論：光強(qiáng)反射率R影響光強(qiáng)曲線的峰值銳度，R越高，銳度越高法布里-珀羅干預(yù)儀及其特點(diǎn)法布里-珀羅干預(yù)儀是一種多光束干預(yù)裝置，主要用于超精細(xì)譜分析和激光器選模。1裝置特點(diǎn)定義相位半寬度：始終 QUOTE 為亮條紋的相位寬度角度半寬度：R越接近1，亮條紋