同一裝置不同干涉圖樣的問題分析

張 新李嘉琳

（1.白城師范學院物理與電子信息學院 吉林·白城 137000；2.東北師范大學物理學院 吉林·長春 130024）

1 楊氏雙縫干涉實驗理論分析

首先光的干涉是指光的波列相遇時產生明暗圖樣的現象，若干個波列相遇時它們的總光強并不等于簡單的各光強之和，而是出現了相長和相消的現象，從而產生干涉圖樣。這個現象，將光的微粒史推向了光的波動史，為以后更加權威的學說打下了基礎。1801年，英國的物理學家托馬斯·楊首先提出了干涉原理,而后他進行了楊氏雙縫干涉實驗。

托馬斯·楊解釋了光波疊加原理：假如頻率相等的兩列光波，在察看時間內波動不中止，并且振動方向不垂直，那么他們同一方向疊加后有的地方增強，有的地方削弱，這種強度按空間周期性變換的現象稱為干涉[1]。干涉并非全是穩定的，所有想要得到穩定干涉圖樣是有條件的，首先要有兩列光波相遇，這兩列光波需要同一批原子發出且要有光程差。各原子的發光雖然在迅速變動，但任何相位改變總是同時在這兩列波上改變，所以相位差仍是不變，所以通過這樣的特殊裝置的兩束光是相干的。

圖1：楊氏雙縫干涉實驗原理圖

可知，條紋寬度除裝置因素外與光源的單色性有關。

（3）條紋可見度除裝置因素外與光源的振幅比、光源的線度、光源的非單色性有關。

2 部分相干光在楊氏雙縫實驗中的干涉

將光源類型替換成部分相干光，通過理論分析可知在楊氏雙縫干涉實驗中有兩個最主要的干涉因子：（1）光的衍射；（2）部分相干光的雙光束干涉。因此可將楊氏雙縫干涉看作是雙縫衍射現象進行分析，因有干涉因子的影響，在楊氏干涉實驗中部分相干光的干涉要看作雙孔衍射，通過研究發現：第一，部分相干光的干涉條紋間隔與其空間相干度無關；第二，部分相干光的條紋襯比度與其空間相干度有關，隨之減小。

偏振光并不是標量波而是具有矢量性的電磁波，所以其矢量性在干涉過程必然扮演著重要的角色，此類文獻中常把考慮了電磁場的矢量性的干涉稱為電磁干涉[2]。偏振光的條紋可見度與偏振光的矢量性有關，即與偏振光的偏振方向有光，顯然是兩偏振光的夾角，可見條紋可見度確實與偏振光方向有關。偏振光的條紋間距只與波長有關（除裝置因素），與偏振光的矢量性無關。

圖2：可見度與關系曲線圖

可見，楊氏雙縫干涉實驗的可見度與光源形狀有關，圓環、矩孔、圓盤的可見度V與的關系曲線非常相似，但不同形狀的光源對條紋可見度的影響不同。

3 結論

通過查閱諸多文獻及操作實驗分析對比，總結出了除楊氏雙縫干涉裝置因素以外楊氏雙縫干涉裝置產生不同干涉圖樣的原因。第一，條紋寬度的影響因素是光源的單色性，通過實驗分析單色性越好條紋越細銳；第二，條紋間距的影響因素是光源的波長，波長越長條紋間距越大；第三，條紋的可見度與兩束相干光的振幅比、光源的線度、光源的非單色性、空間相干度、光源的矢量性（偏振光的方向性）、光源的形狀有關。