光的干涉的讨论[问题 1]光的双缝干涉两束频率相同的单色光在空间某点相遇时,讨论光强和干涉条纹的分布规律
[数学模型]根据波的叠加理论,两束同频率单色光在空间某一点光矢量的大小为E1 = E10cos(ωt + φ10),E2 = E20cos(ωt + φ20), (7
1)其中,E10和 E20分别是两个光矢量的振幅,φ10和 φ20分别是初相
假如两个光矢量的方向相同,合成的光矢量为E = E0cos(ωt + φ0), (7
2)其中,振幅和初相分别为, (7
3b)在一定时间内观察到的平均光强 I 与光矢量的平方的平均值成正比, (7
4)其中 a 是比例系数
对于普通光源,两光波之间的相位差 φ20 – φ10是随机变化的,平均值为零,因此
5)这就是光的非相干叠加,总光强等于两束光各自照射时的光强之和
假如两束光的相位差恒定,则合成光强为, (7
6a)其中 Δφ = φ20 – φ10,第三项是干涉项
这就是光的相干叠加
假如 I1 = I2,则合成光强为
6b)[讨论]①当 Δφ = 2kπ 时(k = 0, ±1, ±2,…),满足这样条件的空间各点的光强最大, (7
7a)或 IM = 4I1
7b)这种干涉是光的相长干涉
② 当 Δφ = (2k + 1)π 时(k = 0, ±1, ±2,…),满足这样条件的空间各点,合光强最小, (7
8a)或 Im = 0
8b)这种干涉是光的相消干涉
[算法]当两个光源的强度相等时,相对光强为
6b*)干涉条纹用图像指令 image 绘制,颜色用色图指令 colormap 控制
colormap 指令中有三个参数向量[r,g,b]构成颜色矩阵,分别表示红色,绿色和蓝色,其值在 0 到 1 之间