为什么只有满足光干涉条件光才能发生干涉?这些条件是如何得出的? |
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自己看课本的时候也发现了这个问题,后悔上课时候没认真听老师讲,现在只能尝试自己对照课本尝试解释一下,多有不对请指正! 用波动光学来解释 考虑两列平面光波,其振动方向夹角为 \alpha \vec {E_{1}}\left( \vec {r},t \right)= \vec {A_{1}}exp\left[ i\left( \vec {k_{1}}\cdot \vec {r}\right) -\omega_{1}t+\delta_{1}\right] \vec {E_{2}}\left( \vec {r},t \right)= \vec {A_{2}}exp\left[ i\left( \vec {k_{2}}\cdot \vec {r}\right) -\omega_{2}t+\delta_{2}\right] 按照光波叠加原理,两个波叠加后的结果为 \vec {E}\left( \vec {r},t \right)=\vec {E_{1}}\left( \vec {r},t \right)+ \vec {E_{2}}\left( \vec {r},t \right) 叠加后矢量场的强度为 I=\vec {E}\cdot\vec {E^{\ast}}=\left( \vec {E_{1}}+\vec {E_{2}}\right)\cdot\left(\vec {E_{1}^{\ast}}+\vec {E_{2}^{\ast}}\right)\\ = \vec {E_{1}}\cdot\vec {E_{1}^{\ast}}+ \vec {E_{2}}\cdot\vec {E_{2}^{\ast}}+2Re\left| \vec {E_{1}}\cdot\vec {E_{2}^{\ast}}\right| \\ =A_{1}^{2}+A_{2}^{2}+2A_{1}A_{2}cos\alpha cos\left[ \left( \vec {k_{1}}- \vec {k_{2}}\right) \cdot \vec {r}+\left( \delta_{1}- \delta_{2}\right)-\left( \omega_{1}-\omega_{2}\right)t\right] (补充一下,这里利用了欧拉公式,复数与其复共轭相加可以用余弦函数来表示) 令 \psi=\left( \vec {k_{1}}- \vec {k_{2}}\right) \cdot \vec {r}+\left( \delta_{1}- \delta_{2}\right)-\left( \omega_{1}-\omega_{2}\right)t 则上式可表示为 I=I_{1}+I_{2}+I_{12}=A_{1}^{2}+A_{2}^{2}+2A_{1}A_{2}cos\alpha cos\psi 其中 I_{12}=2A_{1}A_{2}cos\alpha cos\psi 表示干涉项 由上式可以看出,对于空间中确定的考察点,影响干涉项的因素包括两列波振动方向夹角 \alpha 、相位差 \left( \delta_{1}- \delta_{2}\right) ,频差 \left( \omega_{1}-\omega_{2}\right)t 当干涉项为零,即 cos\alpha cos\psi=0 时,两列波不发生干涉。 由此可得到干涉的条件: (1)振动方向相同。 该条件可推广到存在相同的振动分量。即当 cos\alpha =0,两列波垂直时,二者叠加但不发生干涉;当两列波不垂直时,二者矢量分量相干,即部分相干。 剩余明天再补充上~ |
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