上海交通大学：《大学物理教程》课程电子教案（课件讲稿）第20章 光的干涉和衍射 20.1 光波的相干叠加

第20拿光的千涉和衍射

第 20 章 光的干涉和衍射

第20章光的干涉和衍射 §20.1光波的相千叠加 §20.2双缝干涉 §20.3薄膜干涉 §20.4偏振光的干涉 §20.5光的衍射 §20.6光栅衍射 §20.7圆孔衍射光学仪器的分辨本领 §20.8X射线的衍射

§20.1 光波的相干叠加 §20.3 薄膜干涉 §20.4 偏振光的干涉 §20.5 光的衍射 §20.6 光栅衍射 §20.7 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 §20.8 X射线的衍射 第 20 章 光的干涉和衍射 §20.2 双缝干涉

§20.1光波的相干叠加 一、光波叠加原理 =EE2+...... 二、光波的相干叠加 2元 E,=E1oc0s(0t+91- 2元 E2=E20C0s(0t+02- E=E十E2=Ecos(ot+)同方向振动，同频率 E Eio+E2o+2E10E20 COSA

一、光波叠加原理 ...... EEE 21 ++= r r r 二、光波的相干叠加 ) 2π cos( 101 1 1rtEE λ = ϕω −+ ) 2π cos( 202 2 2rtEE λ = ϕω −+ )cos( = + = 021 ωtEEEE +φ ++= 2010 cos2 Δϕ 220 210 20 EEEEE r2 r1 S1 · S2 · p · 同方向振动，同频率 §20.1 光波的相干叠加

Ap=0,-9-2π5：光强1xE .I=1+12+2V1H2cos△0 对于普通光源发出的光CoS△0=0 非相干光源 如果△p=const→p2-p,=c0nst 即两个光源发出的光之间具有确定的相位差，则把这两 个光源称为相干光源，它们所发出的就是相干光。 •当两束相干光在空间任一点相遇时，它们之间的相位差随 空间位置不同而连续变化，△p也连续变化，从而在不同位 置上出现光强的强弱分布，这种现象就是光的干涉现象。 Eo=ETo+E20+2E10E20 COSA

λ ϕϕϕ 12 12 2π − rr −−=Δ cos 2 21 ++=∴ IIIII 21 Δϕ ∵ 光强 I ∝ E02 对于普通光源发出的光 Δϕ = 0cos 非相干光源 如果 Δϕ = const •即两个光源发出的光之间具有确定的相位差，则把这两 个光源称为相干光源，它们所发出的就是相干光。 const ϕ −ϕ12 = •当两束相干光在空间任一点相遇时，它们之间的相位差随 空间位置不同而连续变化， 也连续变化，从而在不同位 置上出现光强的强弱分布，这种现象就是光的干涉现象。 Δϕ ++= 2010 cos2 Δϕ 220 210 20 EEEEE

A0=g,-月-2元5：光强1c6 .I=11+12+2VIl2cos△p >干涉相长（明） △0=±2km,(k=0,1,2,3,..) 1=Imax=11+12+2V1,I2 >干涉相消（暗） △0=(2k+1)元，(k=0,1,2,3,) 1=1mn=1+12-2V112 相干条件：振动方向相同，频率相同，具有确定的相位差。 注：相干条件系针对两个光源而言，因此，具有确定的相 位差是指两个光源的初相位之差P2一P确定。若两个光源 的初相位相等，则干涉极大或极小仅由场点到源点的光程 差决定

¾干涉相长（明） Δϕ = ±2kπ , max 21 21 ++== 2 IIIIII ¾干涉相消（暗） + )12( π , (k = 0,1,2,3,…) Δϕ = ± k min 21 2 21 −+== IIIIII (k = 0,1,2,3,…) 相干条件：振动方向相同，频率相同，具有确定的相位差。 注：相干条件系针对两个光源而言，因此，具有确定的相 位差是指两个光源的初相位之差 确定。若两个光源 的初相位相等，则干涉极大或极小仅由场点到源点的光程 差决定。 ϕ −ϕ12 cos 2 21 ++=∴ IIIII 21 Δϕ ∵ 光强 I ∝ E02 λ ϕϕϕ 12 12 2π − rr −−=Δ

△0=02-01-2π 2-1 2rδ ±+=0123 AAWA min 干涉条纹的可见度 -4π-2元0 2元4元△p V= 1nx-Inn=2yh☑ 0≤V≤1 L+2 当1=12=1时，V=1 I1观测条件：两束光的强度不能 -4元-2元0 2元4π△p 相差太大。 I=41 cos △p 2 END

Imax Imin I -4π -2π 0 2π 4π Δϕ I -4π -2π 0 2π 4π Δϕ λ ϕϕϕ 12 12 2π − rr −−=Δ δ λ 2π = ∴δ = ± kλ (k = 0,1,2,3,……) ( ) 2 12 λ k +± 干涉条纹的可见度 21 21 max min max min 2 II II II II V + = + − = 当 I1 = I2 = I0 时， V = 1 2 cos4 2 0 Δϕ = II ≤V ≤ 10 I1 << I2 时， V = 0 ¾观测条件：两束光的强度不能 相差太大。 END