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1、光学是严格的近似理论？！,难道是好莱坞电影True Liesor Eye Wide Closed？ 严格：其理论有严格的数学逻辑，自成体系，而且都经过实验的检验。 近似：几何光学，有近轴近似；波动光学，也有相应的近轴近似和远场近似。,为什么要近似？难道精确的理论不好吗？,其一、近似是可行的。物理学是实验科学，被实验检验为正确的结论，就是好的。 其二、物理学是实用的。近似可以减少大量不必要的工作。 其三、有时理论上的精确在实验上是无法实现的。,更深层次的思考（也许是错的！？）,光具有波粒二象性。但其波动性不如波长更长的电磁波，而粒子性又不及波长更短的X-ray、电子等，所以无论从哪一方入手，都难
2、以对其特性进行精确的测量。 具有波粒二象性的体系本身就具有不确定性。即一对共轭的物理量是无法同时精确测量的。对于光，在宏观仪器前仍具有微观特性，但在微观仪器处又表现出宏观特性，所以无论从微观还是宏观，都难以进行不受限制的精确测量。,第一部分、波的叠加原理 处理分立波列的叠加 第二部分、惠更斯菲涅耳原理 处理连续分布的次波中心发出次波的叠加,第2章 光的叠加原理,光的叠加方法 光的叠加强度 波包,两列波在空间相遇,振动在相遇点的叠加,合振动,2.1 光的叠加原理,1波的独立传播定律 从不同振源发出的波在空间相遇时，如振动不十分强，各列波将保持各自的特性不变，继续传播，相互之间没有影响。,2波的叠
3、加原理 几列波在相遇点所引起的扰动是各列波独自在该点所引起的扰动的叠加（矢量的线性叠加，矢量和）。,成立的条件,传播介质为线性介质。 振动不十分强。在振动很强烈时，线性介质会变为非线性的。 注意要点：不是强度的叠加，也不是振幅的简单相加，而是振动矢量（瞬时值）的叠加。 对于电磁波，就是电场强度（电场分量，光矢量）、磁场强度的叠加,2.2 定态光波叠加的方法,对于同频率、同振动方向的单色光 1代数法:瞬时值相加,合振动,振幅,相位,叠加之后，仍是定态光波,2复数法 ：复振幅相加,振幅和位相的表达式与代数方法相同,3振幅矢量法:复振幅的矢量相加 在复空间中 ，复振幅用矢量表示,连续多个振幅矢量的叠
4、加,各个矢量首尾相接，夹角为相应的相位差,2.3 光的叠加强度,光的频率是1014 Hz，其变化周期比仪器的响应时间小得多 光强的测量值只能是一定时间内的平均值 定态光波的光强，就是电场强度振幅平方的平均值,两列波在空间P点的相位差,两列波在空间P点相位差的讨论,1、在观察时间内不是定值，而是随时间改变，是时间的随机函数,是两列光的强度简单相加，没有干涉现象 。或者说它们是不相干的,两列波在空间P点相位差的讨论,2、在观察时间内不随时间改变,即两列波在空间不同的地点有不同的位相差，叠加后有不同的强度，出现干涉现象。,只与空间位置有关，即不同的空间点具有不同的位相差，因而有不同的数值。,干涉项,
5、干涉相长,干涉相消,两列波在空间相遇，使得光的能量重新分布，称为干涉现象。能够产生干涉的光，称为相干光,2.4 光的相干条件,（1）、 相同 （2）、稳定 （3）、存在相互平行的振动分量。,总光强是两列波的光强之和，无干涉。,两列波的振动方向相互垂直,按矢量叠加,数量关系,光强是振幅的平方,如两振动不平行，可将其中一个正交分解为和另一个分别平行、垂直的分量，再进行叠加。其中垂直的分量作为背底，不参与干涉。,2.5 不同频率单色波的叠加,振动方向相同、传播方向相同，频率不同,不是定态光波,形成光学拍，拍频为m ，强度分布随时间和空间变化。 结论： 1、不同频率单色光叠加形成光学拍； 2、不同频率的定态光波叠加形成非定态光。 3、不同频率单色光是非相干的,“光强”随时间变化，没有稳定的光强分布,2.6 波包与群速度,介质中群速度和相速度的关系,波在介质中的相速度与波长有关，即不同波长的光，在同一介质中，相速度不同，折射率不同。,