1、北極光北極光光干涉的必要條件一、如何獲得相關波一、如何獲得相關波將某時辰某一分子原子發出一列光波分為兩列，如此兩列波有能夠再相遇，即可滿足相關條件獲得相關光的方法有波振面分割法和振幅分割法。獲相干光波振面分割法楊氏雙縫菲涅爾雙鏡洛埃鏡干涉振幅分割法薄膜干涉劈尖干涉牛頓環干涉S21SS21SS 、滿足相關條件滿足相關條件相相遇遇區區分束安裝分束安裝衍射衍射薄膜薄膜上外表上外表下外表下外表12分束分束相遇相遇波振面分割法：使一束光波振面分割法：使一束光分割為兩束相關光。不論分割為兩束相關光。不論點或線光源的位相改點或線光源的位相改動如何頻繁，同一波振面動如何頻繁，同一波振面的這些光源的位相差一直的

2、這些光源的位相差一直不變，故為相關光。不變，故為相關光。振幅分割法：振幅分割法：利用物體兩個利用物體兩個外表對入射光外表對入射光的反射或折射，的反射或折射，將入射光的振將入射光的振幅其實是能幅其實是能量分解為假量分解為假設干部分，這設干部分，這些光波也互為些光波也互為相關光。相關光。二二. .光波的疊加光波的疊加1 110111cos()lEEtc2 220222cos()lEEtc21EEEP21222122EEEEEP21212EEIIIp光強光強P12l1l2當干涉項當干涉項 0221EE0221EE, 非相關疊加非相關疊加, 相關疊加相關疊加當干涉項當干涉項 21EE1 12 2010

3、212121cos()()2llEEtc1 12 21212cos()()lltc21 EE2102cos2121EEEE討論討論1 12 2010212121cos()()2t TtllEEtTc1 12 21212cos()()d0llttc1.非相關疊加非相關疊加021EE即即21IIIP)(21不恒定不恒定 021EE非相關疊加時非相關疊加時(1)(2)(3) cos 22121IIIII(1) 相長干涉明相長干涉明 2,k2121max2IIIIII(2) 相消干涉暗相消干涉暗 )12(,k 2121min2IIIIII2.相關疊加相關疊加021III04II 021III0I.,

4、,k3210., ,k32101212()llc假設假設假設假設相關條件相關條件:(1):(1)頻率一樣頻率一樣(2)(2)相位差恒定相位差恒定(3)(3)光矢量振動方向平行光矢量振動方向平行相關光源相關光源: :同一原子的同一次發光同一原子的同一次發光3.相關條件、相關光源相關條件、相關光源三、光程三、光程 引進光程可方便地計算相關光的相位差引進光程可方便地計算相關光的相位差例例: :相關光源相關光源 a b a b 初相一樣初相一樣 但到達場點但到達場點c c的過程中經過的介質不同的過程中經過的介質不同 如圖如圖bac解答：解答： c c點的干涉結果取決于點的干涉結果取決于 兩相關光在兩相

5、關光在c c點的相位差點的相位差c c點的干涉結果如何？點的干涉結果如何？ 11nl光線光線122nl光線光線2212122ll nn計算顯得繁瑣計算顯得繁瑣能否可以化簡一下呢？能否可以化簡一下呢？實踐情況中往往給出的是該光實踐情況中往往給出的是該光在真空中的波長在真空中的波長所以用真空中的波長所以用真空中的波長 將上式化簡將上式化簡2211uu光程是一個折合量，在相位改動一樣的條件下，把光在光程是一個折合量，在相位改動一樣的條件下，把光在介質中傳播的路程折合為光在真空中傳播的相應路程介質中傳播的路程折合為光在真空中傳播的相應路程真空中真空中光波長光波長 )(22211221122lnlnll

6、光程差光程差1122lnln由光程差計算由光程差計算1S2Snn1l2lPd12)(2lnnddln相位差相位差光程光程 iiiln 1n2nin1l2lil多種介質多種介質 1光程光程 折射率與幾何路程的乘積折射率與幾何路程的乘積 等效真空路程等效真空路程bac11ln22ln討論討論2相位差相位差 = 光程差光程差( )2 真空中的波長真空中的波長四、點光源四、點光源 點光源點光源 是光源的一種理想模型是光源的一種理想模型 點光源中一切發光原子處于同一幾何位置點光源中一切發光原子處于同一幾何位置 在實現光的干涉過程中在實現光的干涉過程中 建立建立“點光源點光源的概念很重要的概念很重要尤其是用分波面法獲取相關光時更重要尤其是用分波面法獲取相關光時更重要 點光源模型可使我們更容易看到干涉花樣點光源模型可使我們更容易看到干涉花樣 特殊光源特殊光源-激光光源激光光源普通光源發光：自發輻射普通光源發光：自發輻射( (隨機、間歇隨機、間歇) )激光光源發光：受激輻射激光光源發光：受激輻射hEE12光放大光放大發出光