畢業(yè)論文光的干涉與衍射的區(qū)別與聯(lián)系

1、光的相干疊加光的相干疊加摘要：摘要：在光的干涉現(xiàn)象中，縫寬a遠(yuǎn)小于光波波長(zhǎng)λ，每個(gè)小縫相當(dāng)于一個(gè)線光源，光的干涉是有限的幾列線光源的相干疊加；在光的衍射現(xiàn)象中，縫寬a與光波波長(zhǎng)λ可相比擬，狹縫出波面上的個(gè)點(diǎn)都可以認(rèn)為是發(fā)射球面子波的波源，光的衍射就是從用一波面上發(fā)出的這無(wú)線多個(gè)子波的相干疊加。光的干涉和衍射現(xiàn)象在本質(zhì)上是統(tǒng)一的，都是波的相干疊加，證明了光的波動(dòng)性。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：光的干涉；光的衍射；波面1前言光學(xué)是物理學(xué)中一門應(yīng)用性較強(qiáng)

2、的基礎(chǔ)學(xué)科，是當(dāng)前物理學(xué)領(lǐng)域最活躍的前沿之一。光的干涉和衍射現(xiàn)象是光學(xué)中最重要的內(nèi)容之一，也是現(xiàn)代光學(xué)的基礎(chǔ)，是傅里葉光學(xué)、全息學(xué)、光傳輸與光波傳導(dǎo)等學(xué)科的理論基礎(chǔ)。在一般情況下，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)光波在空間相遇時(shí)，總會(huì)發(fā)生光波的疊加現(xiàn)象，當(dāng)參與疊加的各個(gè)分量波的傳播方向、振動(dòng)方向或時(shí)間頻率關(guān)系不同時(shí)，疊加的結(jié)果也不同。兩列光波的疊加問(wèn)題可以歸結(jié)為談?wù)撊我稽c(diǎn)電磁振動(dòng)的疊加。先來(lái)回顧一下簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成問(wèn)題。兩個(gè)沿同一直線的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其頻率相同，

3、但其相位不同，如下式所示：（1))cos()t(cos222111????????tAEAE式中表示介質(zhì)中任一點(diǎn)的兩個(gè)振動(dòng)狀態(tài)。為振動(dòng)的圓頻率，為振幅，21EE和?21AA和為振動(dòng)的初相位。兩振動(dòng)是彼此獨(dú)立的，疊加的結(jié)果為：21??和（2））（??????tcos21AEEE合振動(dòng)的振幅A和初相位為：?(3))(cos2212122212??????AAAAA(4)22112211coscossinsintan?????AAAA???因

4、為振動(dòng)的強(qiáng)度正比于振幅的平方，從（3）中可見(jiàn)，在相位差為任意角度的情況12??下，兩個(gè)振動(dòng)疊加時(shí)，合振動(dòng)的強(qiáng)度不等于分振動(dòng)強(qiáng)度之和。但實(shí)際觀察到的總是在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)的平均強(qiáng)度。在某一時(shí)間間隔內(nèi)，其值遠(yuǎn)大于光振動(dòng)的周期T，例如可見(jiàn)?光波段，T約為s，合振動(dòng)的平均相對(duì)強(qiáng)度為1510dt1022?????AAI（2）兩振動(dòng)的相位差在觀察時(shí)間內(nèi)無(wú)規(guī)則地改變，例如間斷的振動(dòng)，合振動(dòng)的平均強(qiáng)度簡(jiǎn)單地等于分振動(dòng)強(qiáng)度之和，不出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，通常稱這種為非

5、相干疊加。上述分析說(shuō)明了相干與不相干只是不同情況是波的疊加的具體表現(xiàn)，而干涉和衍射都是波的相干疊加的一種。2光的干涉對(duì)于滿足一定條件的兩個(gè)或兩個(gè)以上的光波，在空間相遇時(shí)相互疊加，在某些區(qū)域始終加強(qiáng)，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的周期性的強(qiáng)弱分布現(xiàn)象，稱為光的干涉。要產(chǎn)生光的干涉就必須滿足三個(gè)基本條件，第一光波的振動(dòng)頻率相同，第二兩光波在考察點(diǎn)的相位差要恒定不變，第三兩光波的振動(dòng)方向要相同。由兩個(gè)普通光源發(fā)出的光，不可能存在固定的相位

6、差，所以不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。為了獲得滿足上訴相干條件的光波，可以利用一定的光學(xué)系統(tǒng)將同一列波分解為兩部分，讓它們通過(guò)不同的光程后又重新相遇，實(shí)現(xiàn)同一列光波自身相干涉的目的。如圖1所示，可以認(rèn)為是兩個(gè)次波的波源，因?yàn)樗鼈兌际菑耐粋€(gè)光源S而來(lái)21SS和的，所以永遠(yuǎn)具有恒定的相位關(guān)系。當(dāng)縫寬aλ時(shí)，每個(gè)小縫相當(dāng)于一個(gè)線光源，其發(fā)出次波的振幅可以認(rèn)為是均勻的，每個(gè)次波都可以為是按幾何光學(xué)模型直線傳播。由狹縫發(fā)出的這兩列光波在空間相遇發(fā)生相干疊加