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1、光的干涉基本概念、规律1.光的干涉 满足一定条件的两列相干光波相遇叠加，在叠加区域某些点的光振动始终加强，某些点的光振动始终减弱，即在干涉区域内振动强度有稳定的空间分布。2.相干光的条件 获得稳定干涉的必要条件是：（1）两束光的频率相同；（2）两束光的振动方向相同；（3）在叠加出两束光的振动有恒定的位相差。3.获得相干光的基本原理和方法 （1）基本原理：把一个光源的一点发出的光束设法分为两束，然后再使它们相遇。 （2）两种基本方法： 分波阵面法（如杨氏双缝干涉、洛埃镜、菲涅尔双面镜以及菲涅尔双棱镜）和分振幅法（如薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环和迈克尔逊干涉仪）4.相干时间、相干长度相干长度与波长的
2、比较flash演示 光学中，原子发光的持续时间称为相干时间，相应波列的长度L0称为相干长度即： 从同一波列分割出来的子波列经历不同的光程之后相遇才能相干，只有当干涉装置种两分光束的最大光程差小于一个波列的长度 时，这两束光才都发生干涉，相干长度与光的非单色性关系为： 其中L0为相干长度,是谱线的中心波长，是半强度宽度，（相干长度即波列的长度。）5.光程、光程差、相位差 （1）光程是光在媒质中所经历的几何路径折合成光在真空中的路程，光程的大小等于光在媒质中经历的几何路程与媒质折射率n的乘积n。如果光线连续穿过几种媒质，光程为： （2）来自同一点光源的两束相干光，经历不同的光程在某点相遇，两束光线
3、的光程之差称为光程差。 （3）光程差为，两束相干光在该处光振动的相位差为： 特别强调 光在媒质中传播的几何路程已折合成光在真空中传播的几何路程，上式中的为真空重的波长。 6.半波损失 光从光疏媒质正入射或掠入射到光密媒质上，又从分界面反射时，反射光波与入射光波在入射点处（分界面上）同时刻相比，两者位相相反，相当于光程增加或减少/2，称为半波损失，（若n1n2，则n1为光疏媒质，n2为光密媒质。）7.杨氏双缝干涉杨式双缝干涉装置（点击上图看视频）红光双缝干涉图样 此装置是分波阵面的典型，条纹明、暗纹的位置由两束光的光程差决定： 条纹间距： 条纹形状：为一组与狭缝平行、等间隔的直线（干涉条纹特点）
4、 菲涅尔双棱镜，菲涅尔双面镜、埃洛镜的干涉情况都与此类似。 8.薄膜干涉 此装置是分振幅干涉（即分能量干涉。）薄膜上下表面发射光的光程差为： 上下表面反射光之一有半波损失，取/2，上下表面反射光都有半波损失或都没有半波损失取0。 （1）等厚干涉 平行光从相同的倾角入射不均匀的薄膜，相干光光程差，随膜厚e变化，膜厚e相同的地方，光程差相同，干涉情况也相同，并处于同一级干涉条纹上。 强调： 等厚干涉条纹对应膜的等厚线。 等厚干涉条纹只形成在薄膜表面。 相邻两级条纹之间膜的厚度差为： 为折射率为n2的媒质（膜）中的波长。 （a）劈尖 条纹间距 条纹形状 为一组与棱平行的等间距直条纹，也即膜的等厚线
5、特点：若膜的厚度e增加，则条纹向棱边移动；若膜的厚度e减小，则条纹背离棱边移动。 （b）牛顿环 牛顿环装置示意图白光牛顿环条纹黄光牛顿环条纹 条纹形状： 为一组同心园环，环纹间距从中心到边缘逐渐变密，级次从中心到边缘越来越高。 特点：若膜厚度e增加，则环纹向中心移动；若膜厚e减少，则环纹向边缘移动。 （c）增透膜 增反膜 增透膜 n1n2n3 两层介面上都有半波损失，反射光完全相消 增反膜 n1n3 上层介面上有半波损失 透射光完全相消，反射光加强 可先讲低膜改成同样光学厚度的高膜，就可以提高反射率，降低透射率。 （2）等倾干涉 （扩展光源照明平行平面薄膜）薄膜厚度相同，相干光光程差随入射倾角
6、变化，只有倾角相同的那些光线，光程差相同，干涉情况相同，构成同级干涉条纹。 式中e为膜厚，n为膜折射率，i为光线在膜内折射角。 条纹形状：为一组同心园环，环纹间距从中心到边缘逐渐变密，级次从中心到边缘越来越低。 特点：若膜厚e增加，则环纹向旁边移动；若膜厚e减少，则环纹向中心移动。注意将等倾干涉的园环的形状、特点与牛顿环进行比较。 9.迈克尔逊干涉仪 利用分振幅干涉原理制成的仪器。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。主要用于长度和折射率的测量，若观察到干涉条纹移动一条，便是M2的动臂移动量为/2，等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变/2。特别强调： 干涉条纹是等光程差点的轨迹，因此，要分析某种干涉产生的图样，必求出相干光的光程差位置分布的函数。 若干涉条纹发生移动，一定是场点对应的光程差发生了变化，引起光程差变化的原因，可能是光线长度L发生变化，或是光路中某段介质的折射率n发生了变化，或是薄膜的厚度e发生了变化。
