今日一言：
放棄夢想，准備戰斗
大學物理——光的干涉和衍射(1)
第九章光的衍射學習任務其實已經過時間了，而我還在第八章這里咸魚。
學習資料：
- 《大學物理》（下）
- 大學物理課件PPT（來源於網絡）
- 幾何光學提綱（本文學習的目的是波動光學）
光的干涉
課本目錄：
- 8.1 光源 光的相干性
- 8.1.1 光的電磁理論
- 8.1.2 光源
- 8.1.3 獲得相干光的方法
- 8.2 分波陣面干涉
- 8.2.1 楊氏雙縫干涉
- 8.2.2 洛埃鏡實驗
- 8.3 光程與光程差
- 8.3.1 光程與光程差
- 8.3.2 透鏡不產生附加的光程差
- 8.4 分振幅干涉
- 8.4.1 等傾干涉
- 8.4.2 等厚干涉
- 8.5 邁克爾遜干涉儀
- 習題8
光的分類
幾何光學：以光的直線傳播性質和反射、折射定律為基礎，研究光的傳播規律波動光學：是以光的波動為基礎，研究光的傳播及其規律量子光學：不會不懂別問我
8.1.1 光的電磁理論
光是一種電磁波，通常意義上的光指的是可見光
（波長范圍： 400~760nm ， 頻率： 
~
)
8.1 光源 光的相干性
8.1.2 光源
光源發光是大量原子、分子的微觀過程
光源分類分類：普通光源、激發光源
佛說：要有光。便有了光。（完）
但要注意的是，普通光源各原子發光是斷續的，平均發光時間
越為
秒，所發出的光波是一段長為
的波列(間歇性)，不同原子在同一時刻和同一原子在不同時刻所發出的波列在頻率、振動方向、和相位上各自獨立(隨機性)，以此分類普通光源和激發光源。
8.1.3 獲得相干光的方法
相干光：光矢量
滿足相干條件的兩素光相干光源：能產生相干光的光源相干條件：兩束光波具有相同的頻率、相同的振動方向以及恆定的相位差。
故而要注意的是：兩個獨立的光源甚至是同一光源的兩部分的光，是不存在半毛錢的相干性的
要獲得相干光，必須設法從一單色性好的光源分出兩部分，且這兩部分必須取自於同一波列
方法：分波陣面法，分振幅法
相關計算: 兩列光波的疊加
令
其中
,又
,
光強分布：
其中，
為干涉項
非相干光：由於觀察時間內兩列光波相位差取各個值的機會相等，求和的結果使最后的干涉項為零。
非相干疊加：
相干光： 
恆定
相長干涉：（明）
相消干涉：（暗）
因此：非相干就是“互不相干”，就算我們有所相干，也有可能是表面兄弟，實是最佳損友。
8.2 分波陣面干涉
8.2.1 楊氏雙縫干涉
分波陣面法：普通單色光透過一狹縫
后再於兩狹縫
和
所發出的兩列光波的頻率、振動方向、相位都相同，構成相干光源，這兩列光波傳播時相遇，而發生了干涉現象，在屏上顯示明暗相間的干涉條紋。(類官方而非官方說法)
干涉規律: 分波陣面法
波程差：
(Brighter!)
(Darker!)
相位差：
(Brighter!)
(Darker!)
又:
(別問為什么，問就是量子力學下一章)
(Brighter!)
(Darker!)
小結：波程差為其它值的點，其光強介於最明和最暗之間。
相鄰的兩銘文（或暗紋）中心的距離為：
干涉條紋是等距分布的，且各級明、暗條紋對稱分布在中央明文兩側。
雙縫干涉光強公式
設
,則光強為：
其中，
(別問，問就是量子力學下一章)
(下一章要用到)
條紋襯比度（contrast)
對的沒錯，就是對比度、反襯度，和相機、圖像編程里的對比度概念差不多。
襯比度差：
襯比度好：
決定因素：振幅比，光源的單色性，光源的寬度干涉條紋可反映光的全部信息（強度，相位）
8.2.2 洛埃鏡實驗
不想搞懂，搞懂是不可能搞懂的，此魚生都不可能搞懂的——魚· 格瓦拉(薄膜干涉要用)
反射光：
- 光疏介質->光密介質：
有半波損失 - 光密介質->光疏介質：
無半波損失
透射光：無半波損失
光程與光程差
前文只有波程差和相位差，勿要搞混了(就是我搞混了波程差和光程差)。
8.3.1 光程與光程差
光程：為方便計算光經過不同介質時引起的相差所引入的概念。
介質中的折射率：
介質中的波長：
介質中傳播的幾何路程：
介質中的光程：
相位變化：
光程是一個折合量，在相位改變相同的條件下，把光在介質中傳播得到路程折合為光在真空中傳播的相應路程。
當光在不同的介質中傳播時，即使傳播的幾何路程相同，但相位的變化是不同的。
光程差：
相位差：
光程差是波程差在真空的換算,相干光源發出的兩相干光，經歷了不同介質和不同路程后疊加點相遇，其干涉條紋的明暗條件便可用光程差表示。（參考上文波程差）
8.3.2 透鏡不產生附加的光程差
總幾何路程長的，在透鏡中的幾何路程短，而總幾何路程越短，在透鏡中的幾何路程就越長，加之
透鏡折射率大於1，因此折算成光程時，都是相等的。
透鏡可以改變光線的傳播方向，但不產生附加的光程差。
8.4 分振幅干涉
8.4.1 等傾干涉
平行平面膜：兩個表面是相互平行的平面的薄膜。
推導
由8.3.2推導，可知A點和C點到P點的光程相等，故而A點到P點和B點到P點的光程差：
其中，
是因為反射時有半波損失（見上文洛埃鏡實驗)
幾何關系：
根據折射定律
, 有：
表明：光程差決定於傾角e。
故而：入射角相同的入射光，經薄膜上、下表面反射后形成的相干光有相同的光程差，形成同一級次干涉條紋；對於不同的入射角產生不同的干涉條紋， 這種干涉叫等傾干涉。
增透膜：能使透射光增強（透射率)但反射光減弱的的薄膜增反膜：能使反射光由於干涉相長而增強的薄膜注：無論增透膜增反膜，對薄膜厚度有嚴格要求，且只能對單一波長光線
8.4.2 等厚干涉
劈尖干涉：
披肩薄膜的厚度e，其間介質厚度厚度相同的地方，上、下表面反射光的光程差相同，干涉而形成同一條的條紋，不同的厚度形成不同的干涉條紋。
劈尖膜的折射率：
空氣膜上下表面反射光因半波損失的光程差：
相鄰兩條紋中心對應介質膜的厚度差：
相鄰兩條紋中心間距：
牛頓環:
曲率半徑很大的平凸透鏡放在平玻璃板上，在其之間形成環狀劈形空氣層，用單色光垂直照射在平凸透鏡上，則可以觀察到一組明暗相間的同心圓環。（上學期有用過，印象很深。）
當
時，
，為
中心暗斑。
由於
遠大於
,故而
8.5 邁克爾遜干涉儀
