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光波的叠加ppt课件.ppt

上传人:小陳 文档编号:3091593 上传时间:2020-11-29 格式:PPT 页数:24 大小:710KB
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资源描述

1、 5.1 波的叠加原理 5.2 两个频率相同、振动方向相同的单色光波的 叠加 5.3 驻波 5.4 两个频率相同、振动方向垂直的单色光波的 叠加 5.5 两个不同频率的单色光波的叠加 第五节 光波的叠加, Superposition of waves 第十一章 光的电磁理论基础 一、波的叠加原理 1.1 说明即条件,适用性;1.2 线性叠加性,叠加原理 二、两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加 2.1 代数加法 ; 2.2 复数方法; 2.3 相幅矢量加法 三、驻波 驻波的形成与特点 四、两个频率相同、振动方向相互垂直的单色光波的叠加 4.1 合成光波偏振态的分析; 4.2 椭圆偏振参量

2、间的关系 五、两个不同频率(但频率接近)的单色光波的叠加 5.1 光学拍; 5.2 群速度和相速度 第五节 光波的叠加, Superposition of waves 第五节 光波的叠加, Superposition of waves 条件,适用条件: 两个(或多个)光波在空间相遇时。发生光波的叠 加现象。一般说,频率、波长、振幅和位相都不相 同的光波的叠加,情况是很复杂的。 本课程讨论的是:只限于频率相同或者频率相差很 小的单色光波的叠加。这种情况下,可以用数学表 达式描述其叠加结果。 单色光波包括有:单色平面波,单色球面波,单色 柱面波。 1、波的叠加现象 2、波的叠加原理 一、波的叠加原

3、理 11-119 波的叠加原理:两个(或多个)波在相遇点产生 的合振动是各个波单独在该点产生的振动的矢量 和。波的叠加服从叠加原理,光波也同样。叠加 原理是波动光学的基本原理。 合振动公式 1. 波的叠加原理表明了光波传播的独立性。一个 光波的传播方向不会因为其他光波的存在而受到 影响。 2. 两个光波在相遇后又分开,每个光波仍保持原 有的特点(频率、波长、振动方向等),按照原 理的传播方向继续前进。 合振动公式的意义 听写说明:1? 2? 3. 同时,光的叠加原理也是介质介质对光波电磁 场作用的线性响应的一种反应。实质是波动微分 方程的必然结果。波动方程的线性性质,保证了 其解的叠加性。即解

4、的叠加性构成了波的叠加原 理的基础。 注意:两个或者多个满足波动方程的光波同时存 在时,总的波场是这些光波的直接叠加。 合振动公式的意义 合振动公式的意义 4. 波动方程的线性性质,限制了叠加原理只在 入射光强较弱的情况下成立。当光波强度 很大 (1012 V/m 的激光)时,介质将产生非线性效 应,介质对光的响应也是非线性的,线性叠加 原理也不再适用。 二、两个频率相同、振动方向相同的单色光 波的叠加 2.1 三角函数的叠加 S1 S2 推导! 说明! 2.3 对叠加结果的分析:(主要对象为合成的光强) 说明! 注意!是真 空中的波长 二、两个频率相同、振动方向相同的单色光 波的叠加 2.2

5、 复函数的叠加 说明!结论一样! 总结:p.325 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。 入射波 反射波 在波的传播路径上,对于介质不同点有不同振幅 三、驻波(Standing Wave) 相反 波 入射波 反射波 若入射波和反射波振幅不等,则合成波=驻波+行波 三、驻波(Standing Wave) 在波的传播路径上, 对于介质不同点有不 同振幅。 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: 2a 1 2a2 Ey Ex y 不同值 的偏振. 条

6、件:频率相同,振动方向相互垂直的单色光波,其振动 方向分别平行x轴和y周,并沿z轴方向传播。考察在z轴方 向上任一点P处的叠加。 椭圆形状分析:( ) Ey Ex 3/22 Ey Ex =0 Ey Ex 0/2 Ey Ex =/2 Ey Ex /2 Ey Ex = Ey Ex 3/2 Ey Ex =3/2 四、两个频率相同、振动方向垂直的单色光波的叠加 不同值 的偏振. 五、两个不同频率的单色光波叠加光学拍,P.330 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 光学拍。 什么是拍现象? 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 (Beat fre

7、quency)。 五、两个不同频率的单色光波叠加光学拍,P.330 合成的 光波 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光学拍。 A lm 五、两个不同频率的单色光波叠加光学拍,P.330 合成波的强度变化 a) 两个单 色波 b) 合成波 c) 合成波 的振幅 变化 d) 合成波 的强度 变化 五、两个不同频率的单色光波叠加光学拍,P.330 拍频的应用:利用已知的一个光频率1,测量另 一个未知的光频率2。 五、两个不同频率的单色光波叠加拍频的应用 五、两个不同频率的单色光波叠加光学拍,P.330 思考提: 光学拍,条件之一是要频率接近。则,如果频率相差 大,会有

8、什么现象以及会有什么用途?-查阅清华大 学精仪系张书连教授的研究。 1)相速度(Phase velocity) :等位相面传播的速度 z 或 t )cos()cos(tzktzkaE mm - = 2 合成的光波: 5.2 相速度和群速度 群速度(Group velocity):等振幅面传播的速度 z 或 t 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 。 5.2 相速度和群速度 本课内容回顾 1、波的叠加原理 2、两个频率相同、振动方向相同的单色光波叠加 3、驻波(频率同、振动方向同、传播方向相反) 4、两个频率相同、振动方向垂直的单色光波叠加 5、光学拍(小频率差、振动方向同、传播方向同、 振幅同) 6. 相速度和群速度 参考“习题指导册”, P.98 表7-5 Homework(11-5) 书本, P.338 第 23 题 & 第30 题 1.The two waves are represented by cosine functions, y1=Acos(t+1) and y2=Acos(t+2), respectively. Find resultant wave and magnitude of the new amplitude.

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