2甲型光學(xué)第二章光的疊加原理

1、光學(xué)是嚴(yán)格的近似理論？！難道是好萊塢電影True Liesor Eye Wide Closed？嚴(yán)格：其理論有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)邏輯，自成體系，而且都經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。近似：幾何光學(xué)，有近軸近似；波動(dòng)光學(xué)，也有相應(yīng)的近軸近似和遠(yuǎn)場(chǎng)近似。為什么要近似？難道精確的理論不好嗎？其一、近似是可行的。物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，被實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)為正確的結(jié)論，就是好的。其二、物理學(xué)是實(shí)用的。近似可以減少大量不必要的工作。其三、有時(shí)理論上的精確在實(shí)驗(yàn)上是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。更深層次的思考（也許是錯(cuò)的??？）光具有波粒二象性。但其波動(dòng)性不如波長(zhǎng)更長(zhǎng)的電磁波，而粒子性又不及波長(zhǎng)更短的X-ray、電子等，所以無(wú)論從哪一方入手，都難以對(duì)其特性進(jìn)行精確

2、的測(cè)量。具有波粒二象性的體系本身就具有不確定性。即一對(duì)共軛的物理量是無(wú)法同時(shí)精確測(cè)量的。對(duì)于光，在宏觀儀器前仍具有微觀特性，但在微觀儀器處又表現(xiàn)出宏觀特性，所以無(wú)論從微觀還是宏觀，都難以進(jìn)行不受限制的精確測(cè)量。第一部分、波的疊加原理處理分立波列的疊加第二部分、惠更斯菲涅耳原理處理連續(xù)分布的次波中心發(fā)出次波的疊加第2章 光的疊加原理光的疊加方法光的疊加強(qiáng)度波包兩列波在空間相遇振動(dòng)在相遇點(diǎn)的疊加合振動(dòng)2.1 光的疊加原理1波的獨(dú)立傳播定律從不同振源發(fā)出的波在空間相遇時(shí)，如振動(dòng)不十分強(qiáng)，各列波將保持各自的特性不變，繼續(xù)傳播，相互之間沒有影響。2波的疊加原理幾列波在相遇點(diǎn)所引起的擾動(dòng)是各列波獨(dú)自在該點(diǎn)

3、所引起的擾動(dòng)的疊加（矢量的線性疊加，矢量和）。成立的條件傳播介質(zhì)為線性介質(zhì)。振動(dòng)不十分強(qiáng)。在振動(dòng)很強(qiáng)烈時(shí)，線性介質(zhì)會(huì)變?yōu)榉蔷€性的。注意要點(diǎn)：不是強(qiáng)度的疊加，也不是振幅的簡(jiǎn)單相加，而是振動(dòng)矢量（瞬時(shí)值）的疊加。對(duì)于電磁波，就是電場(chǎng)強(qiáng)度（電場(chǎng)分量，光矢量）、磁場(chǎng)強(qiáng)度的疊加2.2 定態(tài)光波疊加的方法 對(duì)于同頻率、同振動(dòng)方向的單色光 1代數(shù)法:瞬時(shí)值相加 合振動(dòng)振幅相位疊加之后，仍是定態(tài)光波2復(fù)數(shù)法 ：復(fù)振幅相加振幅和位相的表達(dá)式與代數(shù)方法相同3振幅矢量法:復(fù)振幅的矢量相加 在復(fù)空間中 ，復(fù)振幅用矢量表示 連續(xù)多個(gè)振幅矢量的疊加各個(gè)矢量首尾相接，夾角為相應(yīng)的相位差2.3 光的疊加強(qiáng)度 光的頻率是101

4、4 Hz，其變化周期比儀器的響應(yīng)時(shí)間小得多光強(qiáng)的測(cè)量值只能是一定時(shí)間內(nèi)的平均值定態(tài)光波的光強(qiáng)，就是電場(chǎng)強(qiáng)度振幅平方的平均值兩列波在空間P點(diǎn)的相位差兩列波在空間P點(diǎn)相位差的討論1、在觀察時(shí)間內(nèi)不是定值，而是隨時(shí)間改變，是時(shí)間的隨機(jī)函數(shù)是兩列光的強(qiáng)度簡(jiǎn)單相加，沒有干涉現(xiàn)象 ?；蛘哒f它們是不相干的兩列波在空間P點(diǎn)相位差的討論2、在觀察時(shí)間內(nèi)不隨時(shí)間改變 即兩列波在空間不同的地點(diǎn)有不同的位相差，疊加后有不同的強(qiáng)度，出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 只與空間位置有關(guān)，即不同的空間點(diǎn)具有不同的位相差，因而有不同的數(shù)值。干涉項(xiàng) 干涉相長(zhǎng) 干涉相消兩列波在空間相遇，使得光的能量重新分布，稱為干涉現(xiàn)象。能夠產(chǎn)生干涉的光，稱為相干光 2.4 光的相干條件 （1）、 相同（2）、穩(wěn)定（3）、存在相互平行的振動(dòng)分量。 總光強(qiáng)是兩列波的光強(qiáng)之和，無(wú)干涉。兩列波的振動(dòng)方向相互垂直按矢量疊加數(shù)量關(guān)系光強(qiáng)是振幅的平方如兩振動(dòng)不平行，可將其中一個(gè)正交分解為和另一個(gè)分別平行、垂直的分量，再進(jìn)行疊加。其中垂直的分量作為背底，不參與干涉。 2.5 不同頻率單色波的疊加 振動(dòng)方向相同、傳播方向相同，頻率不同不是定態(tài)光波形成光學(xué)拍，拍頻為m ，強(qiáng)度分布隨時(shí)間和空間變化。結(jié)論：1、不同頻率單色光疊加形成光學(xué)拍；2、不同頻率的定態(tài)光波疊加形成非定態(tài)光。3、不同頻率單色光是非相干的“光強(qiáng)”隨時(shí)間