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干涉|干涉光变场现象论文( 二 )



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我们可以画出在Q面上AB缝光源的位置 , 如图四中(a) 。
图中:w为A和B的缝宽 。

7、 h为A和B的缝高 2d为AB双缝内边间距 , 2d的中心在x-y坐标系的原点上 假设AB缝在P面的干涉条纹如图四中(b) 。
图中:Dx为相邻干涉极大值或极小值的间距 Dy为单亮纹或暗纹的高度 光阑的宽度为a , 高度为b 我们可以画出相干光缝AB在P面x轴上的电磁场功率密度分布图 , 如图五中(a) 。
在图中 , 画出了Dx和光阑的宽边位置 。
图五P平面上的电磁场强度分布图 在光阑的bDy和anDx(n是可观测干涉条纹个数 。
在图四中 , 我们取n=5)的条件下 , AB对应的成像图如图四中(c) 。
图中:W为像A和B的像宽 H为像A和B的像高 xA和xB为像A的左边位置和B的右边位置 2D为双像AB的内边间距 ,图六 。

8、单逢A的QPR面上亮暗条纹图 由于电磁场EA或EB在传播过程中的独立性 , 见(4)式或(5)式 。
因此 , 当我们遮挡缝B时 , 缝A在Q面、P面和R面的条纹如图六中的(a)、(b)和(c) 。
我们在P面上会观测到缝A对应的连续光带 。
当我们遮挡缝A时 , 缝B在Q面、P面和R面的条纹类似如图六中的(a)、(b)和(c) 。
图七窄光阑时 , QPR平面上的光源图、干涉图和成像图 那么 , 当我们减小光阑的宽度a=nDx在这里 , 我们取n=3 , 并使a(光波长) , 而高度b不变时 , 双缝AB的干涉QPR图的结果如图七 。
由于光阑的作用 , 光阑与R面组成一个相当于夫琅和费单缝衍射 。
这样 , 单缝A或B在R面上各自的光纹宽度为: (7) 式 。

9、中:W是成像光条A(或B)两边的光强零值到零值的宽度 是光波波长 , 对应的角频率为 a是光阑的宽度 w是缝A(或B)的缝宽 u和v分别是Q面到主平面K和R面到主平面K的距离 (7)式说明:在有光阑存在时 , 在R面上衍射成像条纹的宽度要大于无光阑时的成像条纹宽度 。
如图七中(c)所示 。
在单缝A或B成像情况下 , 其结果与图六类似 , 不再画出 , 只是像A和B条纹的宽度增加了 , 如(7)式 。
我们可以画出相干光缝AB在P面x轴上的电磁场强度图 , 如图五中(b) 。
注意:我们可以选择适当的f、a、v和u值 , 使成像条纹A和B不相重合 , 即 , 使光阑的宽度a和像AB的间距2D足够大 , 让像A的光强主极大值对像B无影响 , 反之依然 。
在 。

10、下面的讨论中 , 都满足以上条件 , 我们忽略光强的次极部分 , 而不再考虑它们的相互影响 。
这样 , 不论是单缝成像或双缝成像 , 我们都有如下的结论: 像A的场分布值域范围都为:(8-1) 像B的场分布值域范围都为:(8-2) 为固定不变域 。
三、干涉光在窄光阑成像中的悖论 上面是从目前的理论框架下得出的结论 。
现在 , 我们可以从理论上推导出一个悖论 。
在P面上 , 我们在习惯上只关心光强度的相对值 , 因此将同一介质中描述电磁场的系数略去 。
单缝A和B在P面x轴上的光辐照度(光强)和为: (非相干情况下) 式中:AP是逢光源投射在P面上的振幅在近轴Z情况下 图八功率密度和功率图 光强IS代表逢光源A和B发射出的总功率之和 ,。

11、如图八中(a) 。
我们只求单缝A和B投射在P面0,x之间的光功率之和为: (9) 式中:S是积分面积 ,。
ES如图八中(b) 。
如果A和B缝在R面成像 , 则(9)式也是R面上像AB的功率和 。
当x=L时 , (9)式变为: (14) 在另一种情况下在双缝干涉情况下 , 干涉光在P面x轴上的光强为: (相干情况下)(11) 式中: , 见(6)式 。
由于 , 我们有: 式中:是P面与Q面之间的距离 2d是缝AB间距 是相干光的波长 那么 , (11)式变为: 光强ID如图八中(a) 。
当ID=IS时 , 可以解得 。
我们求相干光在0,x之间的功率之和为: (12) 式中:S是积分面积 ,。
图九功率比值与功率总和 ED如图八中(b) 。


12、那么 , 我们取(12)式与(9)式之比为: (13) 我们将B与x之间的关系绘于图九中(a) 。
我们有; 上式说明:以L为周期 , 相干与非相干光在n,(n+1)L区段内的功率积分是相等的(n整数) 。
图十 如果场EA(t)和EB(t)在空间中的传播是独立的 , 即不随单缝或双缝的成像条件变化而改变 , 那么 , 取光阑缝的位置为 , 其中:成立 , 如图十 。
我们可以求得对应光功率成像在R面上之和为: (14) 式中:是P面光阑区的积分面积 ,。
即在R面上的像功率和等同于电磁场分别穿过P面光阑所对应分量的功率和 , (14)式既适用于单缝成像 , 也适用于双缝成像的条件 。
这样 , 在双缝干涉成像 , 并取光阑的位置取为时 , 我们计算在P面 。


稿源:(未知)

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