真空中传播的波长个数为：
n
个波长，相当于
r nr n
相当于真空中走的波程为： nr
定义光程： L nr
光程为光在媒质中传播的波程与媒质折射率的乘积。
光程的物理意义： 光程等于在相同的时间内光在真空中通过的路程。
如果光线穿过多种媒质时，其光程为：
r r ri rn 1n1 2n2 ni nn
使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。
•方法： 分波阵面法：把光波的波阵面分为两部分 分振幅法：利用两个反射面产生两束反射光
1.分波阵面法
在同一波面上两固定点光源，发出的光产生干涉的方法 为分波阵面法。如杨氏双缝干涉实验。
分波面法
p S*
2.分振幅法
一束光线经过介质薄膜的反射与折射，形成的两束光线 产生干涉的方法为分振幅法。如薄膜干涉、等厚干涉等。
n
L n1r1 n2r2 nnrn niri i 1
引入光程概念后，就能将光在媒质中通过的几何路程折算 为真空中的路程来研究。这就避免了波长随媒质变化而带 来的困难。
2.光程差 光程差为两束光的光程之差。 L 2 L1
s1
r1
n1
p
n2 s2
r2
无干涉现象
两个完全独立的没有关联的光波无论如何不会产生干涉， 而只有当两个光波有紧密关联或当两个光波是由同一光波 分离出来时，才会发生干涉。（从光源本身的发光特性来 解释）
光源中单个原子发光是间歇的，持续时间约10-9秒。前后 光波是完全独立的，初相位没有固定关系。不同原子发出 的波列也如此。
两个发光原子同时发出的波列形成的干涉图样只能在10-9 秒内存在，另一时刻对应于另一位相差的干涉图样，只能 记录到强度I的某一时间平均值。
激光有很好的相干性。
二、干涉的应用
研究光谱线的超精细结构 精密计量长度 检验光学零件各种偏差 光学元件表面镀膜 制造干涉滤波片 适应各种量度需要设计制造的各种干涉仪器
三、相干光的获得
•原理： 将同一光源上同一点或极小区域发出的一束光分成两 束，让它们经过不同的传播路径后，再使它们相遇， 它们是相干光。

[(k1

k2
)

r

(1
2 ) (1
2 )t]
（1）频率相同
否则两光波频率差引起随时间迅速变化的位相差的变化
（2）振动方向相同
干涉项I12与A1、A2的标量积有关。 （3）位相差恒定
位相差保持恒值，该点强度稳定分布
产生相干光的条件
1) 振动方向相同 2) 振动频率相同 3) 相位差保持恒定 4) 光程差不太大 5) 光强差不太大
光程差不能太大，否则由同一波列分成的两个波列不能相遇
二、光程和光程差
1.光程 L
光的频率由光源确定。光速由媒质确定。
在真空中光的波长为 ，光速为C，进入折射率为n 的媒质中 后，波长n , 光速为 v ,由折射定律可知：
sin i n C
sin r
v n
r
在媒质中光走的波程为 r，则传播了
于是非相干叠加时的光强为 I=I1+I2
可见，在非相干叠加时，总光强等于两光源单独发出的 光波在该处产生的光强之和，且光强是均匀分布的。
2.相干叠加
如果在观察时间内，相位差保持恒定,则合成光强在空间形 成强弱相间的稳定分布。这是相干叠加的重要特征。
I I1 I2 I12
I1 I2 A1 A2 cos
第三章 光的干涉和干涉系统
第一节 简介
光的干涉现象：在两个或多个光波叠加的区域，某些点的 振动始终加强，另一些点的振动始终减弱，形成在该区域 内稳定的光强强弱分布的现象称为光的干涉现象。（肥皂 泡、水面上的油膜呈现的美丽色彩等）
一. 光源 光源的最基本发光单元是分子、原子
1. 普通光源：自发辐射
· ·
分振幅法
S*
·p
薄膜
杨氏双缝干涉
分波阵面法 双棱（面）镜干涉
相 干
洛埃镜干涉
光
的 获
等倾干涉
得
等厚干涉
分振幅法 薄膜干涉
增透膜
增反膜
迈克尔逊干涉仪 劈尖干涉 牛顿环
第二节 一、光波干涉的条件
光波干涉的条件
两支蜡烛、两盏灯放在一起，同时照在墙壁上。无光强度明暗变化的干涉现象
两个频率相同的钠光灯不能产生干涉现象，即使是同一个 单色光源的两部分发出的光，也不能产生干涉。
考察两光波叠加区域内的某一点P的强度
I I1 I2 I12
I1 I2 A1 A2 cos

[(k1

k2
)

r

(1
2 ) (1
2 )t]
1.非相干叠加
对普通光源来说，由于原子发光是间歇的、随机的、 独立的，在观察时间内，相位差不能保持恒定,变化次数 极多,可取0～2π间的一切可能值,且机会均等。
则相位差为： 2
? 不同光线通过透镜要改变传播方向，会不会引起附加光 程差？
Aa
Bb
Cc
F
A、B、C 的位相相同， 在F点会聚，互相加强
A、B、C 各点到F点的光程都相等。
AaF比BbF经过的几何路程长，但BbF在透镜中经过的
解
路程比AaF长，透镜折射率大于1，折算成光程，
释 AaF的光程与BbF的光程相等。
Δ=n1r1- n2r2
p
s1 s2
S1p= r1 S2p= r2
Δ=(r1-e1 +n1e1) - (r2-e2 +n2e2)
3.两束光干涉的强弱取决于光程差，而不是几何路程之差
光程差与相位差的关系
光程差每变化一个波长，相位差变化 2
光程差为 ，相位差为 ；
光程差与相位差的关系为：
2
独立(不同
原子发的光)
独立(同一原子先后发的光)
特点：同一原子发光具有瞬时性和间歇性、偶然性和随机 性，而不同原子发光具有独立性。结论：普通光源发出的 光波不满足相干条件，不是相干光，不能产生干涉现象。
普通光源是一种非相干光源
2. 激光光源：受激辐射
各发光原子的动作、步调是有秩序、有规则、彼此协 调的。 同一原子先后发射的各波列之间，以及空间上不同原 子发射的各波列之间都具有确定的相位关系。