光的电磁理论基础第8章 第3节ppt课件.ppt

8.2 光波的叠加,1、波的叠加现象,一、波的叠加原理,振幅相加（振动的叠加）独立传播,2、波的叠加原理：,线性方程,3、注意几个概念： 叠加结果为光波振动的矢量和，而不是光强的和。 光波传播的独立性：两个光波相遇后又分开，每个光波仍然保持原有的特性（频率、波长、振动方向、传播方向等）。叠加的合矢量仍然满足波动方程的通解。一个实际的光场是许多个简谐波叠加的结果。叠加是线性的，但当光强很大时这种叠加原理不再适用,1、三角函数的叠加,二、两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加,2、复函数的叠加,3、相幅矢量加法,4、对叠加结果的分析,P点的合振动也是一个简谐振动，振动频率和振动方向都与两个单色光波相同,合成的光强,光程,光在介质中的几何路程,=,介质折射率,=,光在真空中的传播路程,光程差,对应,光强的强弱,是分析,光的干涉,光的衍射,重要的物理量,牢固树立光程差概念是求解干涉、衍射问题的方法,两个频率相同、振动方向相同而传播方向相反的单色光波的叠加将形成驻波。垂直入射的光波和它的反射光波之间将形成驻波。,三、驻波,与z无关，波不会在z方向上传播故这个波称为驻波,驻波,行波,没有能量的传播,伴随能量的传播,四、两个频率相同、振动方向垂直的单色光波的叠加,合振动的大小和方向随时间变化，合振动矢量末端运动轨迹方程为：,合振动的角频率为 ，合振动矢量末端运动轨迹方程为椭圆,椭圆偏振光,椭圆形状的分析：( ),1、右旋光：迎着光的传播方向观察，合矢量顺时针方向旋转。,2、左旋光：迎着光的传播方向观察，合矢量逆时针方向旋转。,右旋光与左旋光,偏振态的表示：,1，振幅比和相位差2，椭圆参数和旋向,光学拍是由两个频率接近、振幅相同、振动方向相同且在同一方向传播的光形成的。,两个单色波,合成波,合成波的振幅变化,合成波的强度变化,五、光学拍,lm,A,合成波是一个频率为 而振幅受到调制的波,合成波的强度随时间和位置而变化的现象称为拍。其频率称拍频。,拍频的应用：利用已知的一个光频率w1，测量另一个未知的光频率w2。,1、相速度：等位相面传播的速度,六、群速度和相速度,2、群速度：等振幅面传播的速度，即振幅调制包络的移动速度,在真空中传播时，波速相同，相速度和群速度相等。在色散介质中传播时，不同频率的光波传播速度不同，合成波形在传播过程中会不断地变化，相速度和群速度便不同了。,3、群速度与相速度关系,当 很小时,群速度与相速度有如下关系,复杂波的群速度可认为是振幅最大点的移动速度,波动携带的能量与振幅平方成正比,群速度是光能量或光信号的传播速度，而不是相速度,