光的干涉和相干

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频率相同、振动方向相同、相位差恒定的两列光相遇时，使某些地方振动始终加强（显得明亮），或者始终减弱（显得暗淡）的现象，叫光的干涉现象。光一般指的是电磁波谱中可见光区域的电磁波；波长范围：076－0.40mm。光密介质和光疏介质是由折射率划分的。电场强度E和磁场强度H的同步振动构成了电磁波。电磁波中能引起视觉和使感光材料感光的原因主要是振动着的电场E。所以将我们关心的电场振动称为光振动，场强称为光矢量。若两束光的光矢量满足相干条件，则它们是相干光，相应的光源叫相干光源。    1、相干光的条件    频率相同；振动方向相同；相位差恒定。    2.光源的发光本质    光是由光源中的原子或分子的运动状态发生变化时辐射出来的。    原子发光的时间很短，只有10-8秒。一般情况下各原子发光是随机的，无固定相位差。因为普通光源是大量不同原子在不同时刻先后独立发的光，因此不满足干涉条件，所以一般普通光源观察不到干涉现象。两个频率相同的钠光灯不能构成相干光源；即使是同一个单色光源的两部分发出的光，也不能产生干涉现象。因为不能保证有恒定的相位差。如图。     3.产生相干光的方法    （1） 波阵面分割法    把光源发出的同一波阵面上两点作为相干光源,产生干涉的方法。如，杨氏双缝干涉实验。    （2） 振幅分割法    一束光线经过介质薄膜的反射与折射，形成的两束光线产生干涉的方法。如，薄膜干涉、等厚干涉等。    （3） 采用激光光源    激光光源的频率,位相,振动方向,传播方向都相同。光的相干性设两个频率相同、光矢量方向相同的光源所发出的光振幅和光强分别为E10、E20和I1、I2，它们在空间某处P相遇，P点合成光矢量的振幅E、光强I分别表示为所观察到的光强是在较长时间内的平均值 1、非相干叠加独立光源的两束光或同一光源的不同部位所发出的光的位相差“瞬息万变”，所以 叠加后光强等与两光束单独照射时的光强之和，无干涉现象。2、相干叠加如果获得频率相同、振动方向相同、位相差恒定的两束相干光，在相遇空间的P点处合成后的光强为因位相差Δφ恒定，所以P点的光强始终不变。对于两波相遇区域的不同位置，其光强的大小将由这些位置的位相差决定。将会出现有些地方始终加强，有些地方始终减弱。当Δφ＝±2kπ时，这些位置的光强最大，称为干涉相长，即亮纹中心；当Δφ＝±(2k+1)π时，这些位置的光强最小，称干涉相消。获得相干光的方法原则上可以将光源上同一发光点发出的光波分成两束，使之经历不同路径再会合叠加。由于这两束光是出自同一发光原子或分子的同一次发光，所以它们的频率和初位相必然完全相同，在相遇点，这两光束的位相差是恒定的，而振动方向一般总有相互平行的振动分量，从而满足相干条件，可以产生干涉现象。获得相干光的具体方法有两种：分波阵面法和分振幅法。