目录

  • 1 稳恒磁场
    • 1.1 磁场和磁感应强度
      • 1.1.1 磁场
      • 1.1.2 磁感应强度(一)
      • 1.1.3 磁感应强度(二)
      • 1.1.4 磁感应强度(三)
    • 1.2 毕奥萨伐定律
      • 1.2.1 毕奥萨伐定律
      • 1.2.2 毕奥萨伐定律应用(一)
      • 1.2.3 毕奥萨伐定律应用(二)
      • 1.2.4 毕奥萨伐定律应用(三)
    • 1.3 磁高斯定理和安培环路定理
      • 1.3.1 磁场的高斯定理
      • 1.3.2 安培环路定理
      • 1.3.3 安培环路定理的应用(一)
      • 1.3.4 安培环路定理的应用(二)
    • 1.4 磁场对运动电荷的作用
      • 1.4.1 磁场对载流导体的作用(一)
      • 1.4.2 磁场对载流导体的作用(二)
      • 1.4.3 磁矩
      • 1.4.4 安培力的功
      • 1.4.5 霍尔效应
  • 2 磁介质
    • 2.1 顺磁性和抗磁性
    • 2.2 磁化强度和磁化电流
      • 2.2.1 磁介质的磁化强度
      • 2.2.2 磁化电流(一)
      • 2.2.3 磁化电流(二)
      • 2.2.4 磁化电流(三)
    • 2.3 介质中的磁场和磁场强度
      • 2.3.1 介质中磁场的高斯定理
      • 2.3.2 介质中磁场的安培环路定理
      • 2.3.3 磁介质的磁化率和磁导率
    • 2.4 铁磁质
    • 2.5 电场和磁场的相对性
  • 3 变化的电磁场
    • 3.1 电磁感应定律
      • 3.1.1 电磁感应现象
      • 3.1.2 法拉第电磁感应定理和楞次定律
      • 3.1.3 电磁感应的应用
    • 3.2 动生电动势
      • 3.2.1 动生电动势
      • 3.2.2 动生电动势的应用
    • 3.3 感生电动势 感应电场
      • 3.3.1 感生电动势
      • 3.3.2 感生电动势的性质
      • 3.3.3 感生电动势的计算(一)
      • 3.3.4 感生电动势的计算(二)
      • 3.3.5 感生电动势的应用
    • 3.4 自感和互感
      • 3.4.1 互感现象
      • 3.4.2 自感现象(一)
      • 3.4.3 自感现象(二)
    • 3.5 电容和电感电路中的暂态电流
      • 3.5.1 RL电路
      • 3.5.2 RC电路
      • 3.5.3 LC电路
      • 3.5.4 LRC电路
    • 3.6 磁场能量
      • 3.6.1 自感磁能
      • 3.6.2 互感磁能
    • 3.7 位移电流
      • 3.7.1 位移电流
      • 3.7.2 全电流
      • 3.7.3 全电流定律
  • 4 电磁波
    • 4.1 电磁波的性质
      • 4.1.1 光速
      • 4.1.2 横波性
    • 4.2 电磁波的能量和动量
      • 4.2.1 能流密度
      • 4.2.2 动量、辐射、压强
    • 4.3 电磁波谱
  • 5 光的偏振
    • 5.1 原子发光
      • 5.1.1 原子发光模型
      • 5.1.2 光波列的频谱宽度
    • 5.2 自然光和偏振光
    • 5.3 偏振片 马吕斯定律
      • 5.3.1 偏振片
      • 5.3.2 马吕斯定律
    • 5.4 反射和折射时光的偏振
      • 5.4.1 布儒斯特定律
      • 5.4.2 偏振片的应用
    • 5.5 双折射现象
      • 5.5.1 双折射现象
      • 5.5.2 寻常光和非寻常光
      • 5.5.3 晶体的主折射率正晶体、负晶体
      • 5.5.4 用惠更斯作图法说明双折射现象(一)
      • 5.5.5 用惠更斯作图法说明双折射现象(二)
    • 5.6 光振动的叠加 波片
      • 5.6.1 玻片(一)
      • 5.6.2 玻片(二)
      • 5.6.3 圆和椭圆偏振光的检偏
    • 5.7 人工双折射旋光
  • 6 光的干涉和衍射
    • 6.1 光波的相干叠加
    • 6.2 双缝干涉
    • 6.3 薄膜干涉
      • 6.3.1 薄膜干涉(一)
      • 6.3.2 薄膜干涉(二)
      • 6.3.3 相干条件
    • 6.4 薄膜的等倾干涉
      • 6.4.1 等倾干涉(一)
      • 6.4.2 等倾干涉(二)
      • 6.4.3 增透膜增反膜
    • 6.5 薄膜的等厚干涉
      • 6.5.1 劈尖干涉(一)
      • 6.5.2 劈尖干涉(二)
      • 6.5.3 牛顿环
    • 6.6 偏振光的干涉
      • 6.6.1 偏振光的干涉(一)
      • 6.6.2 偏振光的干涉(二)
    • 6.7 光栅干涉
      • 6.7.1 光的衍射
      • 6.7.2 惠更斯夫琅禾费衍射
      • 6.7.3 单缝夫琅禾费衍射(一)
      • 6.7.4 单缝夫琅禾费衍射(二)
      • 6.7.5 单缝夫琅禾费衍射(三)
      • 6.7.6 双缝夫琅禾费衍射(一)
      • 6.7.7 双缝夫琅禾费衍射(二)
    • 6.8 夫琅禾费衍射
      • 6.8.1 光栅衍射(一)
      • 6.8.2 光栅衍射(二)
      • 6.8.3 光栅衍射(三)
      • 6.8.4 光栅分辨本领
    • 6.9 夫琅禾费圆孔衍射
  • 7 量子光学基础
    • 7.1 热辐射
    • 7.2 普朗克的能量子假说
    • 7.3 光电效应和康普顿散射
    • 7.4 氢原子理光谱 玻尔理论
  • 8 量子力学基础
    • 8.1 德布罗意物质波
      • 8.1.1 德布罗意物质波假设
      • 8.1.2 德布罗意波的实验验证
    • 8.2 波函数
      • 8.2.1 波函数的统计解释
      • 8.2.2 波粒二象性
      • 8.2.3 态叠加原理
    • 8.3 不确定性关系
      • 8.3.1 位置和动量的不确定关系
      • 8.3.2 不确定关系与粒子的零点能
      • 8.3.3 能量和时间的不确定关系
    • 8.4 薛定谔方程
      • 8.4.1 薛定谔方程的建立
      • 8.4.2 定态薛定谔方程
    • 8.5 力学量算符的本征值问题
    • 8.6 薛定谔方程的应用
      • 8.6.1 一维无限深势阱(一)
      • 8.6.2 一维无限深势阱(二)
      • 8.6.3 一维谐振子
      • 8.6.4 一维散射
      • 8.6.5 扫描隧穿显微镜
    • 8.7 氢原子量子理论
      • 8.7.1 氢原子的薛定谔方程
      • 8.7.2 氢原子的量子数、能量和角动量
      • 8.7.3 塞曼效应
      • 8.7.4 氢原子的径向波函数
      • 8.7.5 氢原子的角向波函数
    • 8.8 电子自旋 泡利不相容原理
      • 8.8.1 电子自旋
      • 8.8.2 泡利不相容原理
  • 9 阅读
    • 9.1 阅读
光波的相干叠加
  • 1 视频
  • 2 章节测验



若干个光波(成员波)相遇时产生的光强分布不等于由各个成员波单独造成的光强分布之和,而出现明暗相间的现象。例如在杨氏双孔干涉(见杨氏干涉实验)中,由每一小孔H1或H2出来的子波就是一个成员波,当孔甚小时,由孔H1出来的成员波单独造成的光强分布 I1(x)在相当大的范围内大致是均匀的;单由从孔H2出来的成员波造成的光强分布I2(x)亦如此。二者之和仍为大致均匀的分布。而由两个成员波共同造成的光强分布I(x),则明暗随位置x的变化十分显著,显然不等于I1(x)+l2(x)。

每个成员波单独造成大致均匀的光强分布,这相当于要求各成员波本身皆没有明显的衍射,因为衍射也会造成明暗相间的条纹(见光的衍射)。所以,当若干成员波在空间某一区域相遇而发生干涉时,应该是指在该区域中可以不考虑每个成员波的衍射。

应注意,前面所说的光强并不是光场强度(正比于振幅平方)的瞬时值,而是在某一段时间间隔 Δt 内光场强度的平均值或积分值;Δt 的长短视检测手段或装置的性能而定。例如,人眼观察时,Δt 就是视觉暂留时间;用胶片拍摄时,Δt 则为曝光时间。

干涉现象通常表现为光场强度在空间作相当稳定的明暗相间条纹分布;有时则表现为,当干涉装置的某一参量随时间改变时,在某一固定点处接收到的光强按一定规律作强弱交替的变化。

光的干涉现象的发现在历史上对于由光的微粒说到光的波动说的演进起了不可磨灭的作用。1801年,T.杨提出了干涉原理并首先做出了双狭缝干涉实验,同时还对薄膜形成的彩色作了解释。1811年,D.F.J.阿喇戈首先研究了偏振光的干涉现象。现代,光的干涉已经广泛地用于精密计量、天文观测、光弹性应力分析、光学精密加工中的自动控制等许多领域。


综述

只有两列光波的频率相同,相位差恒定,振动方向一致的相干光源,才能产生光的干涉。由两个普通独立光源发出的光,不可能具有相同的频率,更不可能存在固定的相差,因此,不能产生干涉现象。

具体方法

为使合成波场的光强分布在一段时间间隔Δt内稳定,要求:①各成员波的频率v(因而波长λ )相同;②任两成员波的初位相之差在Δt内保持不变。条件②意味着,若干个通常独立发光的光源,即使它们发出相同频率的光,这些光相遇时也不会出现干涉现象。原因在于:通常光源发出的光是初位相作无规分布的大量波列,每一波列持续的时间不超过10秒的数量级,就是说,每隔10秒左右,波的初位相就要作一次随机的改变。而且,任何两个独立光源发出波列的初位相又是统计无关的。由此可以想象,当这些独立光源发出的波相遇时,只在极其短暂的时间内产生一幅确定的条纹图样,而每过10秒左右,就换成另一幅图样,迄今尚无任何检测或记录装置能够跟上如此急剧的变化,因而观测到的乃是上述大量图样的平均效果,即均匀的光强分布而非明暗相间的条纹。不过,近代特制的激光器已经做到发出的波列长达数十公里,亦即波列持续时间为10秒的数量级。因此,可以说,若采用时间分辨本领Δt比10秒更短的检测器(这样的装置是可以做到的),则两个同频率的独立激光器发出的光波的干涉,也是能够观察到的。另外,以双波干涉为例还要求:③两波的振幅不得相差悬殊;④在叠加点两波的偏振面须大体一致。

当条件③不满足时,原则上虽然仍能产生干涉条纹,但条纹之明暗区别甚微,干涉现象很不明显。条件④要求之所以必要是因为,当两个光波的偏振面相互垂直时,无论二者有任何值的固定位相差,合成场的光强都是同一数值,不会表现出明暗交替(欲观察明暗交替,须借助于偏振元件)。

以上四点即为通常所说的相干条件。满足这些条件的两个或多个光源或光波,称为相干光源或相干光波。