波的相干叠加ppt课件.ppt

光学是严格的近似理论？！为什么要近似？难道精确的理论不好吗？更深层次的思考（也许是错的！？）第三章波的相干叠加§3.1波的叠加原理6一．内容成立的条件二．叠加方法2．复数法3．振幅矢量法
在复空间中，如图所示连续多个振幅矢量的叠加三．叠加的强度在观察时间内不是定值，而是随时间改变，是时间的随机函数，则有在观察时间内不随时间改变，则有干涉相长四．相干条件总光强是两列波的光强之和，无干涉。 如两振动不平行，可将其中一个正交分解为和另一个分别平行、垂直的分量，再进行叠加。其中垂直的分量作为背底，不参与干涉。五．不同频率单色波的叠加21形成光学拍，拍频为ωm，强度分布随时间和空间变化。
结论：
1、不同频率单色光叠加形成光学拍；
2、不同频率的定态光波叠加形成非定态光。3.2两列单色波的干涉花样可设初位相均为零，位相差 交错的亮条纹和暗条纹在空间形成一系列双叶旋转双曲面。在平面接收屏上为一组双曲线，明暗交错分布。
干涉条纹为非定域的，空间各处均可见到。杨氏双孔干涉合成的复振幅为强度分布为是一系列等间隔的平行直条纹30相邻亮（暗）条纹间隔三．干涉条纹的反衬度（可见度）当A1=A2时，γ=1，反衬度最大
当A1<<A2或A1>>A2时，即A1、A2相差悬殊时，γ=0，反衬度最小四．两束平行光的干涉Z=0 亮、暗条纹都是等间隔的平行直线，形成平行直线族，斜率为条纹间隔3.2相干光的获得二．相干光的获得40干涉的物理过程杨氏干涉43干涉的特点3.3惠更斯—菲涅耳原理4647次波又可以产生新的振动中心，继续发出次波，使得光波不断向前传播。新的波面即是这些振动中心发出的各个次波波面的包络面。
用次波的模型可以很容易解释光的衍射现象。
波前上的两个点，即使是邻近的，发出的次波也是不同的。
严格地说，是没有“光线”或“光束”之类的概念的。三．次波的叠加­——惠更斯—菲涅耳原理50瞳函数2．菲涅耳—基尔霍夫衍射积分公式R与法线n间的夹角5455四．衍射的分类菲涅耳衍射3.4菲涅耳衍射（圆孔、圆屏）二．半波带法分析菲涅耳圆孔衍射61半波带的次波球冠面积菲涅耳—基尔霍夫衍射积分公式为第k个半波带发出的次波在P点的复振幅解释：波带数n为奇数，亮点；n为偶数，暗点67半波带方程k的数值及奇偶性由r0决定。三．一般情形下的波带可以将任何一个半波带进一步细分为n个，得到更多的波带，相邻波带间光程差为λ/2n，位相差为π/n。n很大时，位相差很小，用振幅矢量法，原来的每个半波带的波矢变为由n个小波矢组成的半圆。半波带的进一步划分73不是整数个半波带四．波带片相差400倍。可见波带片具有使光汇聚的作用79波带片方程在距离r0处看来，半径为ρk的波带是第k个半波带。82原来的每一个半波带可以分为2个，此次波相互抵消，是暗点原来的每一个半波带分为3个，其中2个的次波抵消，还剩余1个，为次亮点，即次焦点。当波带片不变时，r0改变，会引起k的改变，即可划分的半波带数目改变。
r0减小，到r0/2时，k=2k，暗点；
r0减小，到r0/3时，k=3k，亮点，次焦点；
r0减小，到r0/4时，k=4k，暗点……3.5夫琅和费单缝衍射87衍射强度的分布沿θ方向的次波，汇聚到P点，从狭缝上下端发出的次波光程差和位相差分别为对于沿任意方向的入射光在积分平面前的光程差各个次波的波矢相互平行，合矢量的振幅为A0A0为次波在焦点处合振动的振幅用积分方法949596Q点发出的次波在焦点所引起的复振幅98狭缝上下移动，条纹不变j=0相互平行的狭缝，衍射条纹完全重合入射光与光轴不平行，光程差包括两部分衍射角都从透镜的光心算起衍射花样的特点极值点2．亮条纹角宽度（相邻暗条纹之间的角距离角距离应用相当于自由传播互补屏1123.6夫琅和费矩孔衍射114115116满足近轴条件，倾斜因子为1衍射强度分布1191203.5夫琅和费圆孔衍射122123J1（m）：一阶贝塞尔函数125126Aivry斑二．衍射花样的特点三、望远镜的分辨本领130Rayleigh(瑞利)判据132133134四．干涉与衍射的区别和联系无论干涉或衍射，都是人为的结果。几何光学与衍射的极限衍射是传播过程的基本特征衍射光强分布说明射入透镜的光，即自由传播的平行光束，仍然保持较好的平行性。对于反射的情况，如果反射面的宽度为a。则反射的光波可以用单缝衍射描述其光强分布。几何光学是衍射的极限关于相速度和群速度真空中的群速度介质中群速度和相速度的关系146147148149150151