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干涉|干涉光变场现象论文



按关键词阅读: 现象 论文 干涉 光变场

1、干涉光变场现象论文概述:本文在扬氏干涉基础之上 , 增加了一个成像光学系统 , 以实验观测双相干光源成像的位置变化和能量分布变化 , 从中得到一个值得再探讨的新现象 。
关键字:干涉、成像、分离、变场 19世纪的扬氏干涉实验对后世的物理学影响极大 , 至今它仍是物理学中的一个基础实验 。
对于扬氏干涉实验 , 人们一直是将双相干光投射到相干区内 , 以观察干涉的明暗条纹 。
我们普遍认为(1)式成立 。
(1) 式中:和是单缝场 。
和是双缝场 。
(2-1) (2-2) 参见图一 。
请参考有关资料 。
实际上 , 我们并没有什么理由认为(2)成立 , 而将(2)的成立认为是“默认的、应该的” 。
现在 , 我们将这个实验加以引申 , 采用成像的方法 , 即 。

2、采用光束“分合分”的方法 , 将相干区内的相干光分离成像 , 并观察干涉光分离后的成像位置和能量分布状况 。
作者从实验的结果中 , 得出了一些新现象 。
一、扬氏干涉中的场分布 扬氏干涉如图一中(a) 。
按照光的波动说:缝光源A和B在空间中传播的电磁场分布值 , 不会随光源A或B的存在与否而变化 , 即从A和B所发出的光波在整个光路传播过程中是相互独立的 。
这样 , 单缝场和被认为与双缝场和是相同的 , 如图一中(b)和(c) 。
参见(1)式 。
图二干涉光的成像分离 我们在干涉区后增加一个正透镜 , 用于对逢AB进行成像 , 如图二 。
这样单缝成像和双缝成像的像A或B位置和能量分布是不变的 。
它们分别由和决定 , 也可以说由和决定 。
但是 , 在实际 。

3、中 , 像A或B的特性是变化的 , (1)式并不成立 , 即: (3) 式中: ,由于这种在干涉区内的电磁场分布发生了变化 , 导致像位置和能量分布是变化的 , 我们不妨将这种现象称之为“变场” 。
这种变化量有多大?下面的干涉光源的成像实验可以证明这种现象的存在 。
在论述光学系统中干涉光源的成像问题之前 , 我们先回顾一下目前有关光学理论的成像原理 。
二、物光源在共轴球面系统中的成像规律 图三双缝光源A和B成像光学图 物体或像箭头由纸面向上ª
物体或像箭头向纸面里 按高斯光学 , 物空间中的一个点、一条直线或平面经光学系统后 , 在像空间中有其一一对应的点、线或面存在 。
例如 , 有缝光源A、B和正透镜L组成一个成像光学系统 。

4、 , L的焦距为f正透镜为圆形 , 在空气介质中 , 物、像距离正透镜L的物、像方主平面K和K分别为u和v , 如图三 。
在图三中 , 缝A、B对称垂直于主光轴Z , 但不与主光轴Z相交 , 且偏离主光轴Z都为d 。
定义AB缝所在平面为Q面 。
我们在Q面上建立x-y坐标系 , y轴平行于光缝 , x轴方向向纸外且垂直于主光轴Z , 其坐标原点在主光轴Z与Q面的交点上 , 如图三中(a) 。
在距正透镜主平面K前(左侧)s处取一平面P , P面与主光轴Z垂直 , 则P面到Q面的间距为 。
在P面上建立x-y坐标系 , 如图三中(b) , 图中x轴方向向纸外 , y轴平行于AB缝 , 并且方向相同 , 其原点在主光轴Z上 。
同样 , 在像平面R上建立x-y坐标系 , 如图三中(c) 。


5、按照几何光学来说:不论双缝光源A和B是相干光或非相干光 , 它们在像空间中所成像的特性像位置和像的能量分布不变 , 这是由光线传播过程中的三个基本定理决定的:直线传播定理、独立传播定理、反射和折射定理 。
另一方面 , 按照光的波动说:缝光源A和B在物空间和像空间中传播的电磁场分布值 , 不会随光源A和B的相干性与否而变化 , 即从A和B所发出的光波在整个光路传播过程中是相互独立的 , 在空间任意一点的总场值是两者之和 。
设p(x,y)为P平面上任意一点 , 如图三中(b) 。
定义它们的各自波动方程为: A缝光源在p(x,y)点的波动方程:(4) B缝光源在p(x,y)点的波动方程:(5) 波函数EA(t)经正透镜L后 , 会在像空 。

6、间的成像平面R上的xA处成倒像A , 像A的特性只与(4)式有关 , 而与(5)式无关 , 如图三中(c);同样波函数EB(t)在像空间R平面上的xB处成倒像B , 像B的特性只与(5)式有关 , 而与(4)式无关 。
重申:(4)式和(5)式描述的场分布是相互独立的 。
那么 , 在P面上的相干光EA和EB的相位差为: (6) 式中:是光程差 图四QPR平面上的光源图、干涉图和成像图 当我们在P面上加入光阑 , 并限制部分EA和EB的能量通过后 , EA和EB同样会在像空间内的R平面上xA、xB处成倒像A和B , 这是由于光在传播过程中的独立性所决定的 。


稿源:(未知)

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