1、-. z.第二章光的干預知識點總結光的干預現(xiàn)象兩束(或多束)光在相遇的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生相干疊加,各點的光強不同于各光波單獨作用所產(chǎn)生的光強之和,形成穩(wěn)定的明暗交替或彩色條紋的現(xiàn)象,稱為光的干預現(xiàn)象。干預原理注：波的疊加原理和獨立性原理成立于線性介質(zhì)中,本書主要討論的就是線性介質(zhì)中的情況.(1)光波的獨立傳播原理當兩列波或多列波在同一波場中傳播時，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、振動方向、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，波場中*點的振動等于各個波單獨存在時在該點所產(chǎn)生振動之和。波疊加例子用到的數(shù)學技巧： QUOTE 2 QUO

2、TE QUOTE 注:疊加結果為光波復振幅的矢量和，而非強度和。分為相干疊加(疊加場的光強不等于參與疊加的波的強度和)和非相干疊加(疊加場的光強等于參與疊加的波的強度和).波疊加的相干條件干預項：123相干條件：干預項不為零為了獲得穩(wěn)定的疊加分布為了使干預場強不隨時間變化2.1.4 干預場的襯比度1.兩束平行光的干預場學會推導1兩束平行光的干預場干預場強分布：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光場參數(shù)表示：襯比度的物理意義1.光強起伏2.相干度 完全相干完全非相干局部相干 2.2分波前干預普通光源實現(xiàn)相干疊加的方法(1)普通光源特性

3、發(fā)光斷續(xù)性相位無序性各點源發(fā)光的獨立性根源：微觀上持續(xù)發(fā)光時間0有限。如果0無限，則波列無限長，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將波前先分割再疊加，疊加廣場來自同波源具有一樣初始位相分振幅干預將光的能量分為幾局部，參與疊加的光波來自同一波列，保證相位差穩(wěn)定楊氏雙孔干預實驗：兩個球面波的干預(1) 楊氏雙孔干預實驗裝置及其歷史意義光程差分析要會推導*Z(*,y)當Q位于軸上時，R1=R2,則(3)干預條紋分布(4) 非近軸近似下的干預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。干預條紋為非定域的，空

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

5、干，所以總的光強分布可以直接由兩者場強相加得到。2襯比度變化2 線光源照明時的局部相干場計算思路：i用到1中結論， QUOTE 。并且有ii對整個線光源積分：襯比度變化：3 面光源照明時的局部相干場計算思路與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形式一樣，區(qū)別在于方孔時常數(shù)項I0B(ab),線光源時，I0=Bb(3) 圓盤光源積分不能得到解析式圓盤光源極限直徑：光場的時間相干性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*一微觀粒子輻射出的光波復振幅可表示為：則播送強度隨頻率的分布：當時， QUOTE ， QUOTE 為該輻射光譜寬度。當 QUOTE 取無窮大時

6、，就對應理想單色光的情況；當 QUOTE 較大以致 QUOTE 時，就稱為準單色光由 QUOTE ， QUOTE 可得：這是一般情況下發(fā)光時間與譜線寬度的簡單關系。2.光源非單色性對條紋襯比度的影響方壘型譜函數(shù)下干預場的襯比度準單色光持續(xù)發(fā)光時間有限，因而發(fā)射的波列長度是有限的，相鄰波列之間相位關系是隨機的。光場的空間相干性光場的空間相干性是指在光源照明空間中橫向任意兩點位置處的光場和之間的相干程度，其相干程度是由光源本身的性質(zhì)決定的，可以通過干預場的襯比度 QUOTE 來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 分波前干預應用了解2.3 分

7、振幅干預1.等傾干預光程差：計算干預場條紋分布時只考慮前兩條光線是因為僅有前兩條光線的強度較接近。干預條紋分布僅與入射光線的方向有關，同一干預亮環(huán)對應的是同一入射傾角的光線在焦平面上的疊加，正因為如此這種干預被稱為等傾干預。定域條紋:在單設擴展光源照明平板的分振幅干預中，干預條紋的襯比度隨觀察屏的位置而變化，存在一個位置使襯比度到達最大值，這種襯比度與觀察屏有關的干預條紋稱為定域條紋。分波前干預是非定域的。等傾干預第一級干預條紋在最外面，越靠近中心處入射角越小，光程差越大，條紋級次m越大。2等厚干預1光程差：一般采用垂直入射： QUOTE 2等厚干預條紋主要特點：i、外表條紋形狀與楔形板或薄膜

8、的等厚線是一致的。ii、相鄰兩個亮條紋對應點處的楔形板厚度差值。等厚干預條紋的應用測量細絲直徑測量機械零件外表粗糙度此圖說明零件外表有凹陷。牛頓環(huán)法測量鏡面曲率半徑和外表形狀誤差。輕壓標準模板，可以觀察條紋的吞吐，如果條紋擴大，則需研磨中央，否則研磨兩邊。擴展光源照明下等厚干預條紋的特點。擴展光源各點源形成的干預條紋不重合，所以擴展光源照明下等厚干預條紋襯比度下降。幾種分振幅干預儀及其應用。重點掌握Michelson干預儀2.4多光束干預2.4.1 多光束干預的形成結論：1、低反射率情況下，多光束干預與雙光束干預接近。2、高反射率情況下，透射多光束接近不同光強反射率情況下的透射多光束干預場強與相位差 QUOTE 的關系結論：光強反射率R影響光強曲線的峰值銳度，R越高，銳度越高法布里-珀羅干預儀及其特點法布里-珀羅干預儀是一種多光束干預裝置，主要用于超精細譜分析和激光器選模。1裝置特點定義相位半寬度：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