相干光,光干涉条件中的振动方向相同怎么理解?
光的干涉是波的性质,是波动方程叠加的结果,表现为干涉区域内振动强度有稳定的空间分布。相干条件就是为了实现这个稳定的空间分布,或者说是为了“方便这两束光叠加”:
条件1:振动方向相同;是为了让两束光尽可能多地重叠。重叠部分越少,干涉效果越差
条件2:频率相同;这是为了使两束光的相位差恒定;
条件3:相位差恒定;有了条件2以后,这里主要是指初位相要恒定。
如果不满足条件1,或者干涉效果变差,或者两束光根本就不能在同一区域叠加;如果不满足条件2、3,则两束光的合成不稳定,且光速如此之快,因而相位差高速改变,被时间平均之后就看不到干涉现象了。
并不是说不满足相干条件的光就不能叠加,你可以理解成每一个瞬间都在发生不同的“干涉”,只是由于变得太快,平均下来就看不到干涉现象了。干涉现象是基于实验观察的,不能被观察到的瞬间现象在这里没有实际意义。
这样理解,“干涉”其实指的是两束光“有关系”。这也是独立光源不相干的原因。
如何获得相干光?
步骤/方式1
首先想要获得相干光就要需要满足相干条件
1. 频率相同,即波长相同。如图为频率和波长的定义
步骤/方式2
2. 振动方向相同。即偏振态一致,或至少有一致的分量2/4,由下图可得
步骤/方式3
3. 相位差恒定。即在一定的观察时间内,需要稳定的相位差来实现稳定的干涉 基于以上,我们又有一般光源的空间相干性和时间相干性。 其后,又出现了激光这种高相干性的光源。 两束光能否相干,最终还要通过相干条件判断。下图能很好地反映相位差的恒定
相干长度和光谱宽度的关系?
相干长度反映的就是是光谱的宽度。根据量子力学、光学的原理,光的光谱宽度和其相位的不确定值比是一个常数。
当光谱具有一定的宽度的时,光子前进某一距离后,光子的相位不确定将导致光子不能继续保持一定的相位差,从而不能在形成干涉的关系。这个长度就是相干长度.反映的是光谱的宽度。如果有一个光源的光谱宽度是0,那么它的相干长度就是无穷。
相干光与非相干光的区别?
频率相同,且振动方向相同的光可称为相干光。两束满足相干条件的光也可称为相干光。
相干条件(Coherent Condition):
这两束光在相遇区域:①振动方向相同; ②振动频率相同;
③相位相同或相位差保持恒定
那么在两束光相遇的区域内就会产生干涉现象。
相位无规则变化,总光强是各束光的总合是非相干光。
两个独立的频率相同的光源为什么不能构成相干光源?
形成稳定干涉是有一定条件的也就是两光源必须是相干光源:同频、同向、有稳定相位差,对一般的光源来讲,他们是通过热辐射发出光的,光的发出点会在变化并无法确定,频率也不固定,所以无法形成稳定干涉,即是我们无法通过肉眼看见干涉现象,也就是说这两光源不构成相干光源。
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