文档介绍：光源和机械波源的区别
光的干涉现象无可辩驳地肯定了光的波动性,但通常情况下,当两个光源同时照明同一区域时,观察不到干涉图样,说明通常两个独立的普通光源之间的叠加是非相干叠加,即它们是非相干光源。为什么普通的独立光源是非相干光源呢?这是由它们的发光机制决定的。
第1章光的干涉
(Interference of light)
分波面双光束干涉

粗略的讲,原子(或分子)每次发射的光波的波列都是有限长的,波列的长度与它们所处的环境有关,受其他原子作用越强,,,也不会大于10-8秒.
其次,普通光源发光是随机过程,每个原子(或分子)先后发射的不同波列,以及不同原子发射的各个波列,,.
普通光源发光的特点
在同一时间有大批原子发光;
就单个原子而言,每个原子都是断断续续发
光,每次发光时间极短(~10-8s)且一次只能
发出一个有限长具有偏振性的的波列。
同一原子先后发出的光及同一瞬间不同原子
发出的光的频率、振动方向、初相位、发光
的时间均是随机的。
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2. 机械波与光波的差异:
在力学、声学现象和微波技术中,独立振源的振动在观察时间内通常是持续进行的,是不中断的,频率相对较低,它们之间的相位差能够保持不变。所以独立的机械波振源一般是相干的,因此通常干涉比较容易实现。
但是,在光学现象中,由于原子辐射的复杂性,在不同瞬时所得的干涉图样变化的非常快而不规则。使得人眼和通常的探测仪器都观察不到干涉现象。
能够观察到干涉现象的条件:
①光源的相干性;
②接收器的时间响应能力(即可以分辨的最小时间)。
光源:早期光的干涉实验使用的大都是带虑色片的普通钨丝灯,单色性比较差,相干性也很差。
自1960年激光出现以后,使光源的相干性大大提高,从而使得光的干涉现象较易观察到。
接收器:较早以前光的干涉现象通常用人眼进行观察。。感光胶片的响应时间一般不超过毫秒量级。
、纳秒甚至皮秒量级。
用这样的接收器去观测光的干涉现象,就可以观测到干涉图样稳定时间较短的干涉现象。
通常的独立光源S1、S2是否可以。答案是否,因为原子的辐射是互不相关的,辐射过程常常会中断,延续时间很短,约10-8s,每经过一个极短的时间间隔,相位差就会改变,这样,两个初相位之间无法恒定。因此,通常独立的光源是不相干的。如何实现相干?
一个原则:在任何时刻到达观察点的应该是同一批原子发射出来,经过不同的光程的两列波。各原子的发光尽管迅速改变,但是任何相位改变总是同时发生在这两列波上,因而它们到达同一观察点时总是保持着不变的相位差。
两种办法:分波面和分振幅
分波面干涉的实验装置
1 杨氏双缝干涉实验
1801年英国物理学家 Thomas Young(1773-1829) ,首先以极简单的装置获得了干涉条纹,开创了“分波面法”双光场干涉实验的先例。这一实验的历史意义是重大的。
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屏幕
d
P
杨氏双孔干涉实验装置如图所示
r0
装置的尺度:
S1 和 S2 面积相等,
d : 10-4米量级,
孔直径: 10 -5 ~10 -4 米量级,
整个装置对称.
r0 :米量级,
r0 :10 -2 ~ 10-1米量级.