《物理光学》课程教学资源（PPT课件）光波的叠加与分析（两个频率相同、振动方向相同的单色光波的迭加、驻波）

第二章:光波的叠加 与分析

第二章：光波的叠加 与分析

第二章:光波的叠加与分析 教学要求: ■1.学会用振幅矢量图解法来表示光波的电 振动,并能熟练地用来解决同频率、振动 方向相同的几束光波的叠加问题; ■2掌握光驻波的特点和规律,理解维纳实 验的意义 3彻底掌握两个频率相同、有一定位相关 系、振动方向互相垂直的简谐振动叠加规 律

第二章：光波的叠加与分析 ◼ 教学要求： ◼ 1.学会用振幅矢量图解法来表示光波的电 振动，并能熟练地用来解决同频率、振动 方向相同的几束光波的叠加问题； ◼ 2.掌握光驻波的特点和规律，理解维纳实 验的意义； ◼ 3.彻底掌握两个频率相同、有一定位相关 系、振动方向互相垂直的简谐振动叠加规 律；

第二章:光波的叠加与分析 ■4掌握光波的三类偏振态; ■5理解光学拍现象,牢固掌握群速度和相速 度的概念; 6理解光波单色性的意义并掌握描述光波的 单色性的方法,了解光波的分析方法

第二章：光波的叠加与分析 ◼ 4.掌握光波的三类偏振态； ◼ 5.理解光学拍现象，牢固掌握群速度和相速 度的概念； ◼ 6.理解光波单色性的意义并掌握描述光波的 单色性的方法，了解光波的分析方法

第二章:光波的叠加与分析 本章概述: 由于任何复杂的光波都可以分解为一组由余 弦函数和正弦函数表示的单色光波,因此讨 论两个(或多个)光波在空间某一区域相遇 时,所发生的光波的叠加问题是研究干涉、 衍射、偏振等现象的共同基础 频率、振幅和位相都不相同的光波的叠加 情形很复杂。 本章只限于讨论频率相同或频率相差很小的 单色光波的叠加,这种情况下可以写出结果 的数学表达式

第二章：光波的叠加与分析 ◼ 二、本章概述： ◼ 由于任何复杂的光波都可以分解为一组由余 弦函数和正弦函数表示的单色光波，因此讨 论两个（或多个）光波在空间某一区域相遇 时，所发生的光波的叠加问题是研究干涉、 衍射、偏振等现象的共同基础。 ◼ 频率、振幅和位相都不相同的光波的叠加， 情形很复杂。 ◼ 本章只限于讨论频率相同或频率相差很小的 单色光波的叠加，这种情况下可以写出结果 的数学表达式

第二章:光波的叠加与分析 本章所讨论内容的理论基础: 波的独立传播定律: 两列光波在空间交迭时,它的传播互不 干扰亦即每列波如何传播,就像另一列 波完全不存在一样各自独立进行此即波 的独立传播定律。 必须注意的是:此定律并不是普遍成立 的,例,光通过变色玻璃时是不服从独 立传播定律的

第二章：光波的叠加与分析 ◼ 本章所讨论内容的理论基础： ◼ 一、波的独立传播定律： ◼ 两列光波在空间交迭时，它的传播互不 干扰,亦即每列波如何传播，就像另一列 波完全不存在一样各自独立进行.此即波 的独立传播定律。 ◼ 必须注意的是：此定律并不是普遍成立 的，例，光通过变色玻璃时是不服从独 立传播定律的

第二章:光波的叠加与分析 二、波的叠加原理: 当两列(或多列)波在同一空间传播时, 间各点都参与每列波在该点引起的振 动。若波的独立传播定律成立,则当两 列(或多列波同时存在时,在它们的交迭 区域内每点的振动是各列波单独在该点 立生振动的合成此即波的迭加原理 与独立传播定律相同,叠加原理适用性 也是有条件的。这条件,一是媒质,是波 的强度

第二章：光波的叠加与分析 ◼ 二、波的叠加原理： ◼ 当两列(或多列)波在同一空间传播时， 空间各点都参与每列波在该点引起的振 动。若波的独立传播定律成立，则当两 列(或多列)波同时存在时，在它们的交迭 区域内每点的振动是各列波单独在该点 产生振动的合成.此即波的迭加原理。 ◼ 与独立传播定律相同，叠加原理适用性 也是有条件的。这条件,一是媒质,二是波 的强度

第二章:光波的叠加与分析 光在真空中总是独立传播的,从而服从叠加原 理 光在普通玻璃中,只要不是太强,也服从叠 加原理 波在其中服从叠加原理的媒质称为“线性媒 质”。此时,对于韭相干光波: (P)=,(P) 即N列非相王光波的强度满足线性迭加关系

第二章：光波的叠加与分析 ◼ 光在真空中总是独立传播的，从而服从叠加原 理。 ◼ 光在普通玻璃中，只要不是太强，也服从叠 加原理。 ◼ 波在其中服从叠加原理的媒质称为“线性媒 质” 。此时，对于非相干光波： ◼ 即N列非相干光波的强度满足线性迭加关系。 ( ) ( ) 1 I P I P N i  i = =

第二章:光波的叠加与分析 ■对于相干光波 E(P)=∑E,(P 即N列相干光波的振幅满足线性迭加关系 ■波在其中不服从迭加原理的媒质称为“非 线性媒质

第二章：光波的叠加与分析 ◼ 对于相干光波 ： ◼ 即N列相干光波的振幅满足线性迭加关系。 ◼ 波在其中不服从迭加原理的媒质称为“非 线性媒质” 。 ( ) ~ ( ) ~ 1 E P E P N i  i = =  

第二章:光波的叠加 与分析 §2-两个频率、振动方向、传播方向 相同的单色光波的迭加

第二章：光波的叠加 与分析 §2-1 两个频率、振动方向、传播方向 相同的单色光波的迭加

§2-1两个频率相同、振动方向 相同的单色光波的迭加 代数加法: 设两个频率相同、振动方向相同的单色光 波分别发自光源 ,P点是两光波相遇 区域内的任意一点,P到S1和S2的距离分别 为r1和r2且其初位相为零。当两原光波都沿 同一条直线传播时,则两光波各自在P点产 生的光振动可以写为 E coS(k·1-an) E2=a2cOS(k·2-o)

§2-1 两个频率相同、振动方向 相同的单色光波的迭加 ◼ 一、代数加法： ◼ 设两个频率相同、振动方向相同的单色光 波分别发自光源S1、S2，P点是两光波相遇 区域内的任意一点，P到S1和S2的距离分别 为r1和r2且其初位相为零。当两原光波都沿 同一条直线传播时，则两光波各自在P点产 生的光振动可以写为： cos( ) 1 1 1 E = a k • r −t cos( ) 2 2 2 E = a k • r −t S2 K K S1 P r1 r2