讲的波都是围绕一列波而言的,事实上,经常有以下的情况发生,往往几列波交叉重叠在一起,或者当一列波从一种传播媒质进入另外一种传播媒质,这种情况下会发生什么呢?
当一列波从一种媒质进入另一种媒质的时候,波常会发生反射和折射,这是我们比较熟悉的,反射定律、折射定律以及相关定律,也和高中讲的光的
反射、折射定律一致,光本身就是波,折射、反射现象可通过惠更斯原理加以解释。
下面我们重点来学习波的干涉
频率相同,振动方向相同,波源初相位差恒定或初相位差为零的两个(或两个以上)波的叠加。在叠加区域内某些地方的振动始终加强,某些部位的振动始终减弱,这种现象叫波的干涉,一定要注意波只有满足上述条件的两列波才是相干波。
这两列波波源到某点P处的振动是振动加强呢?还是振动减弱呢?
根据推导<;见365页>;知当两振动在P点处的相位差为π的奇数倍时,合振幅最小相消干涉,若为偶数倍则合振幅最大,相长干涉。
若二列波的初相位相同,则相长干涉的条件是两列波从波原到P点传播所经过的路程差即波程差为半波长的偶数倍或为零,相消干涉时,波程差为半波长的奇数倍。
这个结论很重要要掌握。
两个振幅相同的相干波,在同一直线上沿相反方向传播就形成驻波,关于驻波要掌握波节、波腹,以及驻波传播的特点。
第十一章波动光学这一章实质讲的是光,从波的角度介绍光,前面讲述波具有干涉,光是电磁波,所以光具有波的一般属性,光可以反射、折射,也可以干涉,反射、折射高中已经介绍过了,本章重点介绍光的干涉,并在此基础上介绍光的衍射和光的编振现象,下面首先介绍光的干涉,即杨氏双缝干涉。将书翻到385 页,看教材图11-1,透过这个图我们来了解杨氏双缝干涉试验。
光波S发出光经过S1、S2小狭缝时,根据惠更斯原理,S1、S2可以作为子波源发射子波,发出的子波同频率,振动方向相同,初相位差恒定,所以S1、S2为相干。因此在屏幕上,将形成明暗干涉条纹,这就是非常有名的杨氏双缝干涉试验。
杨氏干涉试验如何量化呢?也就是说上述试验如果双缝间距d,双缝到观察屏的距离为D,确定以后在屏上哪些地方可以观察到明纹,哪些地方可以观察暗纹,对应的地方相对屏上中心O的距离为多大呢?如何求解呢?首先让我们回忆一下,我们在讲波干涉的时候相消干涉和相长干涉和哪个物理量有关呢?光程差or相位差,因此只要求出S1、S2发出的光波传到屏幕所经过的光程差,然后找出它和波长关系或者找出相位差与2π间关系就可以了。
因此杨氏双缝试验中,干涉条件为
时为明条纹
各条明条纹到O点距离为
时出现暗条纹
各暗条纹到O点距离为
两条相邻明条纹or暗条纹之间的距离:
在上述试验中,两相干涉光都在同一介质传播,如果从S1、S2的光在到屏之前穿过不同媒质时,S1、S2在经过不同媒质时,将发生折射或反射,从而导致两列光的光程差发生改变进而影响相位差,从而影响干涉条件,那么在这种情况下,其相应的相位变化如何计算呢?
很简单此时相位差 .光程差
光程差就是两列波的光程相减,光程=n.几何路程,n为折射率。
光的干涉及其条件在上面我们详细讨论了,这是本章节的一个重要内容,下面我们就介绍一下光的干涉的实际应用,请参阅教材397页到399页。一定要阅读。因为上面的推导理论如果你看懂了,那么阅读这几页很容易,重要的是这几个实例经常出现在题中,你阅读明白以后,对出现的题就很容易看明白,当然就容易求解了。我在教学中经常发现很多学生拿来题就作,有的时候还没看明白题是怎么个意思,建议在作题前你一定要先将题看明白,分析好已知条