3.有讀者認為,對於非相幹光疊加時的總強度等於各分強度之和:滿足能量守恒;而相幹疊加時的光強度有地方加強,有的地方減弱,是否還滿足能量守恒呢?
上述結果說明,某些處的光強增大到一個光源光強的4倍,而另一些處的光強為0。但這並不違背能量守恒定律,而是因為幹涉光能量在空間重新分布。經計算可以證明,能量分布的平均值仍為2J。
【相千長度】描述光源相幹性好壞的物理量,即滿足幹涉條件的兩分光束產生幹涉效應的最大光程差。
該概念解釋了為什麼相幹的兩束光有時並非產生幹涉的原因:
1.雖然兩分光束源於同一波列,具備相幹條件,但如果第二分光束的“頭”到達空間某點時,而第一分光束的“尾”故不能產生幹涉。因此,相幹光對某點的光程差時,才能形成幹涉條紋。
2.所謂“單色點光源”並不真正存在。因為光源每次發生持續的時間是有限的,輻射的波列長度5m是有限的。這就決定了任何光源隻能輻射具有一定頻率寬度的“單色光”,也就是具有一定帶寬的光波。光被在真空中以速度傳播,則波列長度即相幹長度。
幹長度就越大,單色性也就越好。如激光的相幹長度約在幾十-米到幾十公裏之間,所以說激光的單色性好,相幹性好。
【獲得相千光的方法】通常有兩種:
1.分波陣麵法——從波陣麵上分出兩個或多個靠得很近的:元波麵來實現幹涉。因為從同一個波陣麵上分出的元波具有同頻率,同初相及振動方向大致相同的特征。如,楊氏雙縫幹涉、雙麵鏡幹涉、雙棱鏡幹涉。
2.分振幅法——從入射光振幅中分出若幹個分振幅的光波來實現幹涉。如,薄膜幹涉中的等傾幹涉、等厚幹涉(劈尖、牛頓環)等。
說明
1.光程差概念是基於光程概念。所謂光程就是光波在折射率的媒質中傳播的幾何路程(亦稱波程)與折射率。
(1)相幹光疊加產生的物理現象與光波在媒質中傳播的波數有關,而波數不是由幾何路程決定的,是由光程確定。這是用光程代替幾何路程的一個原因。因為,一定的單色光在不同媒質中傳播振動頻率恒定不變,而波長是改變的。單色光在折射率媒質中的波長是其在真空中波長。所以,對同樣長的幾何路程。
(2)比較上述二式,說明光在等長的幾何路程傳播時,它在折射率的媒質裏的波數是真空裏的波數的n倍。即光在媒;質中傳播幾何路程為r,相當於在真空中通過長的幾何路程。這是引入光程概念的物理意義之所在。光在不同媒質中的傳播都可折算為在真空中的傳播,從而便於分析討論光在各種媒質中的幹涉問題。
兩束相幹光的結果決定於相位差。通常兩束相幹光的光源取自於同一波陣麵(同相麵)上,因此相位差僅決定於光程差,二者的關係,為相消幹涉,場點光強極小。
當其他值時,場點光強介於極大與極小之間。
【半波損失】光線由折射率為1的媒質射向折射率為2(或3)的媒質發生反射時相位發生突變的現象。