波动光学仪器的概念(波动光学之光程与光程差)

Posted 2023-05-31

篇首语：恢弘志士之气，不宜妄自菲薄。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了波动光学仪器的概念(波动光学之光程与光程差)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

相位差决定了光波在叠加区域内光振动的强弱，为了方便比较和计算，光经过不同介质时引起的相位变化，需要引入光程和光程差的概念。

设一频率为v的单色光，它在真空中的波长为λ，传播速度为c，当它在折射率为n的介质中传播时:

传播速度u=c/n

波长λ'=u/v=c/nv=λ/n

这说明，一定频率的光在折射率为n的介质中传播时，其波长为真空中波长的1/n。

由于波传播一个波长的距离，相位变化2π，若一束光波在折射率为n的介质中传播的几何路程为r，则相应的相位变化为:

上式表明，光波在介质中传播时，其相位的变化不仅与光波传播的几何路程有关，还与介质的折射率有关。

就相位变化而言，同一频率的光在折射率为n的介质中传播了几何路程r，就相当于他在真空中传播了nr的几何路程。把光在某一介质中通过的几何路程r与该介质折射率n的乘积nr称为光程。

相同的光程有相同的相位变化，这样，可以更方便的讨论光在不同介质中传播时的相位变化。

两束光波的光程之差称为光程差，常用δ表示。相位差与光程差的关系为:

在下图中，从光源s1和s2发出的同相位的两束相干光，在与s1，s2等距离的p点相遇，其中一束光波只经过空气，而另一束光波还经过厚度为l折射率为n的介质，虽然两束光波几何路程都是r，但是光程不同。

光波s1p的光程就是几何路程r，而光波s2p的光程却是(r-l)＋ nl，两者的光程差为:

光程差对应的相位差为:

在光学实验中,薄透镜是常用的光学元件。但薄透镜的引入是否会产生附加的光程差呢？

从下图可以看出，平行光通过薄透镜后，各光线将汇聚在焦平面上形成一个亮点，这说明，同相位的光经过透镜后达到汇聚点时，仍然是同相位的。

这一实验结果可以理解为到达会聚点处的各条光线路径虽然不同，但几何路径较长的光线在玻璃中传播的路程却较短，折算成光程后，各条光线将具有相同的光程。

因此，薄透镜只改变光的传播方向，但对各条近轴光线不会产生附加的光程差，这称为薄透镜的等光程性。

相关参考

一、单选题1.在相同的时间内，一束波长为的单色光在空气和玻璃中（）。（A）传播的路程相等，走过的光程相等（B）传播的路程相等，走过的光程不相等（C）传播的路程不相等，走过的光程相等（D）传播的路程不相等，走过...

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