2  光的干涉

光的干涉现象是指两个或多个光波（光束）在某区域叠加时，在叠加区域内出现的各点强度稳定的强弱分布现象[1]。两个或者多个光波在空间中的某个区域重叠时在光束重叠区域之内的光波强度分布不均匀。亮暗程度随其在空间中位置的变化而变化。最亮的区域光强大小超过了两束光的原本的光强之和，而最暗的地方甚至有可能为零光强。这种反映光的强度的重新分布的条纹叫做“干涉条纹”。电磁波产生的干涉现象是电磁波振动的电场强度叠加的结果。

2.1  相干条件

为什么两个普通光源（非激光光源）发出的光波不能产生干涉？这与普通光源的发光原理直接相关。光源发光是由构成光源的大量原子和分子发射的，而这些原子和分子的发光过程并不是连续的，每次发光的持续时间大约为10-9S，原子或分子在这段时间里发射一列光波，停顿相同数量级时间后再发射另一列光波。它们发射的各列光波相互独立，没有固定的位相和偏振关系。因此并不是两列光相遇就能产生干涉。两只蜡烛发出的光相遇，无论如何都不可能发生干涉。为了产生光的干涉，相遇的光波必须满足一定的条件，即相干条件，满足相干条件的光为相干光。对于实际光源，只有满足以下三个条件才能产生干涉：一是两列光波的频率相同，二是两列光波在相遇点的振动方向必须相同，或者在振动方向有相同的分量，三是两列光波相遇时必须保持稳定的相位差。要产生光的干涉现象，这三个条件必须同时满足缺一不可。文献综述

2.2  干涉的实现方法

    将一个光波分成两个相干光波，一般情况下有两种方法可以采用，即分波前法与分振幅法。表2.1给出了这两种方法的对比情况：

表2.1 干涉的实现方法比较

光波分离法      分波前法      分振幅法

   基

   本

   思

   路 让光波通过并排的两个

小孔或利用反射或折射

方法把光波的波前分割

为两部分。 利用两个部分反射的

表面通过振幅分割产

生两个反射光波或透 

射光波。

  区别 只许使用足够小的光源 可使用扩展光源

应该指出，由一个光波分离形成的两个光波，只有当它们之间的光程差并不是太大时，才有可能满足相位差恒定的条件，进而发生干涉。这是因为光源辐射出的是一段有限长的波列，每个波列进入干涉装置都被分成两个波列，当他们到重叠点的光程差大于波列长度时，这两列波就不能顺利相遇。此时相遇的是光源前一发光时间段和后一发光时间段的相应波列，这样的一对波列并没有恒定的相位关系，因此不能发生干涉。这样一来，为了使两列光波满足相干条件产生干涉，必定要利用光源同一发光时段的发射的波列。实际的干涉装置为了达到这一要求，必须使两列波列到相遇点的光程差小于光波波列的长度。各种光源发出的光波波列长度不尽相同。在激光问世之前，最好的单色光源是氪同位素Kr86发出的波长为605.78nm的橙色光，其波列长度大约是70cm，因此利用这种单色光波产生干涉时，最大光程差不能超过70cm。而用白光时，光程差只允许在零光程差附近。激光的波列长度远大于氪橙光，例如氦氖激光的波列长度就达到105cm所以用激光作为光源的话，就可以保证很大的光程差从而产生较为强烈的干涉现象。 迈克尔逊干涉仪的MATLAB仿真(2):http://www.751com.cn/wuli/lunwen_69819.html