崔宏滨光学第三章光的相干叠加 是非定域的。 s33相干光的获得 原子发光的特点 原子从较高的能量状态变化(跃迁)到较低的能量状态时,便会有多余的能量,可以以 各种形式释放出来。如果两能量之差合适,则以发光的形式释放能量。所以,发光是原子在 不同的能量状态之间跃迁的结果 光源中总是包含大量的原子,总是有大量的原子同时发光,不同原子所发的光波,都有 随意的传播方向、振动方向、位相和频率。所以,不同原子在同一时刻所发出的光波是不相 干的:同一原子在不同时刻所发出的光波也是不相干的。即普通光源所发的光都是不相干的。 所以,在通常情况下看不到光的干涉。即普通光源所发的光在相遇时总是强度相加,不会产 生干涉,出现光强的重新分布 二.相干光的获得 对于普通的光源,要想得到相干光,只有一种方法,就是设法将同一个原子在同一时刻 所发出的一列光波分为几部分,这几部分光波由于来自同一列光波,所以具有相同的频率 固定的位相差,而且存在相互平行的振动分量,就是相干的。这就是干涉的物理本质。所以 也可以说,干涉是一列光波自己和自己的干涉,也只有自己和自己之间才有可能发生干涉。 光源所发出的大量光波,其中的每一列都与自己干涉,形成一个干涉花样,有一个光强 分布:不同的光波之间,则是干涉花样的强度叠加
崔宏滨 光学 第三章 光的相干叠加 是非定域的。 § 3.3 相干光的获得 一．原子发光的特点 原子从较高的能量状态变化（跃迁）到较低的能量状态时，便会有多余的能量，可以以 各种形式释放出来。如果两能量之差合适，则以发光的形式释放能量。所以，发光是原子在 不同的能量状态之间跃迁的结果。 光源中总是包含大量的原子，总是有大量的原子同时发光，不同原子所发的光波，都有 随意的传播方向、振动方向、位相和频率。所以，不同原子在同一时刻所发出的光波是不相 干的；同一原子在不同时刻所发出的光波也是不相干的。即普通光源所发的光都是不相干的。 所以，在通常情况下看不到光的干涉。即普通光源所发的光在相遇时总是强度相加，不会产 生干涉，出现光强的重新分布。 二．相干光的获得 对于普通的光源，要想得到相干光，只有一种方法，就是设法将同一个原子在同一时刻 所发出的一列光波分为几部分，这几部分光波由于来自同一列光波，所以具有相同的频率、 固定的位相差，而且存在相互平行的振动分量，就是相干的。这就是干涉的物理本质。所以， 也可以说，干涉是一列光波自己和自己的干涉，也只有自己和自己之间才有可能发生干涉。 光源所发出的大量光波，其中的每一列都与自己干涉，形成一个干涉花样，有一个光强 分布；不同的光波之间，则是干涉花样的强度叠加。 11
崔宏滨光学第三章光的相干叠加 八v W 可以用数学表达式表示如下 在时刻t,光源中第I个原子跃迁发出的波记为U,该列波经分光装置后分为两部分,这 两部分是相干的。这两部分到达场点P时振幅为A1,A2,位相差为Δg,该原子发出的波 在P点的干涉强度为l1=A1+A2+241A2cos△2,对于点光源和相同的干涉装置,所 有原子的△,是相同的。所有原子在t时刻发出的波在P点形成的总的干涉强度为 =∑1=∑A12+A2+2A1A2cos△9 可以通过分波前或分振幅的方法得到相干光。 三、杨氏干涉 列光波经过双缝或双孔,分成相干的两列光波,两列相干光在空间P处相遇,位相 差为△产生干涉。 第二列光波分成的两列相干光,在P处的位相差与第一列光波相同,亦为△,产生与 第一列相同的干涉强度分布,与第一列所产生的干涉,进行强度叠加。依此类推,得到一个 干涉花样。 其物理过程为:第一步是相干叠加,第二步是强度叠加(非相干) 光源发出的任一列光波,经过双缝或双孔,分成相干的两列,在空间相遇,产生干涉。 光源发出的不同光波波列是不相干的,各自干涉后,相互之间只能进行强度叠加 上述物理过程为:第一步是同一列波的相干叠加:第二步是不同波列间的强度叠加(非 相干) 四、干涉的特点
崔宏滨 光学 第三章 光的相干叠加 可以用数学表达式表示如下： 在时刻t，光源中第I个原子跃迁发出的波记为Ui，该列波经分光装置后分为两部分，这 两部分是相干的。这两部分到达场点P时振幅为 Ai1 , Ai2 ，位相差为 ∆ϕ i ，该原子发出的波 在P点的干涉强度为 ，对于点光源和相同的干涉装置，所 有原子的 i Ai Ai Ai Ai i I = + + 2 1 2 cos∆ϕ 2 2 2 1 ∆ϕ i 是相同的。所有原子在t时刻发出的波在P点形成的总的干涉强度为 ∑ ∑ = = = = + + ∆ N i i i i i i N i I Ii A A A A 1 1 2 2 2 2 1 1 2 cos ϕ 可以通过分波前或分振幅的方法得到相干光。 三、杨氏干涉 一列光波经过双缝或双孔，分成相干的两列光波，两列相干光在空间 P 处相遇，位相 差为 ∆ϕ 产生干涉。 第二列光波分成的两列相干光，在 P 处的位相差与第一列光波相同，亦为 ∆ϕ ，产生与 第一列相同的干涉强度分布，与第一列所产生的干涉，进行强度叠加。依此类推，得到一个 干涉花样。 其物理过程为：第一步是相干叠加，第二步是强度叠加（非相干）。 光源发出的任一列光波，经过双缝或双孔，分成相干的两列，在空间相遇，产生干涉。 光源发出的不同光波波列是不相干的，各自干涉后，相互之间只能进行强度叠加。 上述物理过程为：第一步是同一列波的相干叠加；第二步是不同波列间的强度叠加（非 相干）。 四、干涉的特点 12