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遠小于光波波長λ，每個小縫相當于一個線光源，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λ可相比擬，狹縫出波面上的個點都可以認為是發(fā)射球面子波的波源，光的衍射就是從用一波面上發(fā)出的這無線多個子波的相干疊加。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，證明了光的波動性。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：光的干涉；光的衍射；波面1前言光學是物理學中一門應用性較強

2、的基礎(chǔ)學科，是當前物理學領(lǐng)域最活躍的前沿之一。光的干涉和衍射現(xiàn)象是光學中最重要的內(nèi)容之一，也是現(xiàn)代光學的基礎(chǔ)，是傅里葉光學、全息學、光傳輸與光波傳導等學科的理論基礎(chǔ)。在一般情況下，當兩個或多個光波在空間相遇時，總會發(fā)生光波的疊加現(xiàn)象，當參與疊加的各個分量波的傳播方向、振動方向或時間頻率關(guān)系不同時，疊加的結(jié)果也不同。兩列光波的疊加問題可以歸結(jié)為談論任一點電磁振動的疊加。先來回顧一下簡諧振動的合成問題。兩個沿同一直線的簡諧振動，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)中任一點的兩個振動狀態(tài)。為振動的圓頻率，為振幅，21EE和?21AA和為振動的初相位。兩振動是彼此獨立的，疊加的結(jié)果為：21??和（2））（??????tcos21AEEE合振動的振幅A和初相位為：?(3))(cos2212122212??????AAAAA(4)22112211coscossinsintan?????AAAA???因

4、為振動的強度正比于振幅的平方，從（3）中可見，在相位差為任意角度的情況12??下，兩個振動疊加時，合振動的強度不等于分振動強度之和。但實際觀察到的總是在較長的時間內(nèi)的平均強度。在某一時間間隔內(nèi)，其值遠大于光振動的周期T，例如可見?光波段，T約為s，合振動的平均相對強度為1510dt1022?????AAI（2）兩振動的相位差在觀察時間內(nèi)無規(guī)則地改變，例如間斷的振動，合振動的平均強度簡單地等于分振動強度之和，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光的干涉對于滿足一定條件的兩個或兩個以上的光波，在空間相遇時相互疊加，在某些區(qū)域始終加強，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的周期性的強弱分布現(xiàn)象，稱為光的干涉。要產(chǎn)生光的干涉就必須滿足三個基本條件，第一光波的振動頻率相同，第二兩光波在考察點的相位差要恒定不變，第三兩光波的振動方向要相同。由兩個普通光源發(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系統(tǒng)將同一列波分解為兩部分，讓它們通過不同的光程后又重新相遇，實現(xiàn)同一列光波自身相干涉的目的。如圖1所示，可以認為是兩個次波的波源，因為它們都是從同一個光源S而來21SS和的，所以永遠具有恒定的相位關(guān)系。當縫寬aλ時，每個小縫相當于一個線光源，其發(fā)出次波的振幅可以認為是均勻的，每個次波都可以為是按幾何光學模型直線傳播。由狹縫發(fā)出的這兩列光波在空間相遇發(fā)生相干疊加