第3章光的干涉(Interference)光的干涉、衍射和偏振特性是光的波動性的主要特征，它們是許多光學(xué)儀器和測量技術(shù)的基礎(chǔ)。本章研究光的干涉特性。3.1.1產(chǎn)生干涉的基本條件(Thebasicconditionsforinterference

)白光下的肥皂膜白光下的油膜光的干涉是指兩束或多束光在空間相遇時，在重疊區(qū)內(nèi)形成穩(wěn)定的強弱強度分布的現(xiàn)象。白光入射的楊氏雙縫干涉照片紅光入射的楊氏雙縫干涉照片E1與

E2振動方向間的夾角為

，

P點處的總光強為I1、I2是二光束的光強；是二光束的相位差，且有1.兩束光的干涉現(xiàn)象二光束疊加后的總強度并不等于這兩列波的強度和，而是多了一項交叉項

I12，它反映了這兩束光的干涉效應(yīng)，通常稱為干涉項。干涉現(xiàn)象就是指這兩束光在重疊區(qū)內(nèi)形成的穩(wěn)定的光強分布。所謂穩(wěn)定，是指用肉眼或記錄儀器能觀察到或記錄到條紋分布。1.兩束光的干涉現(xiàn)象顯然，如果干涉項

I12遠(yuǎn)小于兩光束光強中較小的一個，就不易觀察到干涉現(xiàn)象；1.兩束光的干涉現(xiàn)象如果兩束光的相位差隨時間變化，使光強度條紋圖樣產(chǎn)生移動。當(dāng)兩束光強相等，，相應(yīng)的極大值和極小值分別為1.兩束光的干涉現(xiàn)象的空間位置為光強極小值，且光強極小值

Im為①光強極大值的條件是光強極大值是②光強極小值的條件是光強極小值是1.兩束光的干涉現(xiàn)象2.產(chǎn)生干涉的條件1）干涉條紋可見度（對比度）首先引入一個表征干涉效應(yīng)程度的參量—干涉條紋可見度，由此深入分析產(chǎn)生干涉的條件。2）產(chǎn)生干涉的條件影響光強條紋穩(wěn)定分布的主要因意是，二光束頻率以及二光束振動方向夾角和二光束的相位差。2）產(chǎn)生干涉的條件(1)對干涉光束的頻率要求①當(dāng)二光束頻率相等，=0時，干涉光強不隨時間變化，可以得到穩(wěn)定的干涉條紋分布。②當(dāng)二光束的頻率不相等，0時，干涉條紋將隨著時間產(chǎn)生移動，且愈大，條紋移動速度愈快。要求二干涉光束的頻率盡量相等。（2）對二干涉光束振動方向的要求由（6）、（7）式可見，若二光束光強相等，則(3)對二干涉光束相位差的要求為了獲得穩(wěn)定的干涉圖形，二干涉光束的相位差必須固定不變，即要求二等頻單色光波的初相位差恒定?？梢?，要獲得穩(wěn)定的干涉條紋，則：（1）兩束光波的頻率應(yīng)當(dāng)相同；（2）兩束光波在相遇處的振動方向應(yīng)當(dāng)相同；（3）兩束光波在相遇處應(yīng)有固定不變的相位差。這三個條件就是兩束光波發(fā)生干涉的必要條件，通常稱為相干條件。2）產(chǎn)生干涉的條件3.

實現(xiàn)光束干涉的基本方法通常稱滿足相干條件的光波為相干光波，相應(yīng)的光源叫相干光源。（1）兩束光波的頻率應(yīng)當(dāng)相同；（2）兩束光波在相遇處的振動方向應(yīng)當(dāng)相同；（3）兩束光波在相遇處應(yīng)有固定不變的相位差。

1）原子發(fā)光的特點波列能級躍遷輻射E1E2

v=(E2-E1)/h

波列長L=c由光的輻射理論知道，普通光源的發(fā)光方式主要是自發(fā)輻射，即各原子都是一個獨立的發(fā)光中心，其發(fā)光動作雜亂無章，彼此無關(guān)。1)原子發(fā)光的特點不同原子產(chǎn)生的各個波列之間、同一個原子先后產(chǎn)生的各個波列之間，都沒有固定的相位關(guān)系,這樣的光波疊加，當(dāng)然不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。不相干(不同原子發(fā)的光)不相干(同一原子先后發(fā)的光)∴∵1)原子發(fā)光的特點在一有限的觀察時間內(nèi)，二光束疊加的強度是時間內(nèi)的平均，即為如果在內(nèi)各時刻到達(dá)的波列相位差無規(guī)則地變化，將在內(nèi)多次(可能在108次以上)經(jīng)歷0與2之間的一切數(shù)值。1）原子發(fā)光的特點不僅從兩個普通光源發(fā)出的光不會產(chǎn)生干涉,就是從同一個光源的兩個不同部分發(fā)出的光也是不相干的。60年代出現(xiàn)的一種新型光源——激光器所產(chǎn)生的激光有很好的相干性，它是一種相干光源。產(chǎn)生激光的必要條件:ｌ.激勵能源（使原子激發(fā)）;２.粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（有合適的亞穩(wěn)態(tài)能級）;３.光學(xué)諧振腔（方向性，光放大，單色性）。

2）獲得相干光的方法分波面法：將一個波列的波面分成兩部分或幾部分,由這每