相干光源

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引言：相干光源

產生具有相同頻率、恆定或零相位差以及相同波長的光波的光源稱為相干光源。兩個相干光波會產生穩定的干涉圖樣。當兩個相干波重疊時，它們會隨著時間的推移形成固定的最大值和最小值。

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您可以檢視此視覺化內容來理解相干光源。

您可以閱讀關於光波干涉和引數的內容，以更全面地理解這個概念。

相干光源的例子

閱讀以下示例以瞭解相干光源。

• 恆星和雷射是天然的相干光源。

• 揚聲器產生的聲波由具有恆定相位差和相同頻率的電訊號驅動。

• 一些小的光源，例如肥皂泡和蝴蝶翅膀，是部分相干的，您可以觀察到其上的干涉圖樣。

• 陽光通常是不相干光源，但某些小區域通常是部分相干的。

產生相干光源的方法

很難找到純相干光源。因此，您可以使用以下方法來產生相干光源。

透過分割波前

我們需要使用多個鏡子、透鏡甚至稜鏡將光波前分成不同的部分，以獲得相干光源。此外，我們可以使用菲涅耳雙稜鏡法、勞埃德鏡裝置、楊氏雙縫實驗等技術來獲得相干光源。

透過分割振幅

我們可以透過將入射光束的振幅分成幾部分來產生相干光源。為了分割振幅，我們可以使用部分折射或反射的方法。之後，它會透過新的路徑傳播以產生干涉。

干涉——相干光源中的一個概念

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干涉是理解相干光源工作原理的常用方法之一。干涉是一種現象，其中兩個具有相同頻率和恆定相位差的波相互重疊形成合波。

兩個波相互干涉，根據不同波組的確切時間產生更大的波紋或更小的波紋。

例如：

當您觀察河流等水體時，波浪會相互干涉，產生更大的波浪或更小的波浪，具體取決於不同波浪組的確切時間。每個水波在彼此重合的地方會有波峰（振幅=1）和波谷（振幅=0）。

干涉型別

每當兩個波彼此穿過，或當一個波從表面反射然後與自身發生干涉時，就會發生干涉。雖然這些基本模式有很多變體，但主要發生兩種型別的干涉。

它們包括：

相長干涉

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當兩個波重疊產生一個振幅大於其任何一個分波的單一波時，就會發生相長干涉。組合波被稱為“相長”波，因為它增加了而不是減少了之前存在的東西。

當將沙子灑入水中時，可以看到相長干涉的一個例子，其中單個沙粒加起來會產生更大的波紋。這種效應也可以在楊氏雙縫實驗中觀察到，該實驗演示了光如何同時表現為粒子波。

相消干涉

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相消干涉是一種現象，其中一個光源的光與另一個相干光源發生干涉。這種干涉可能是相長的，產生更亮的亮點，也可能是相消的，產生更暗的亮點。瞭解在使用相干光源時如何處理相消干涉將有助於您構建和測量靈敏的探測器，例如光電倍增管。

當我們透過大氣觀察恆星時，也會發生相消干涉。大氣湍流會導致星光的一些部分與其他部分發生相消干涉，在其表面產生暗斑。

常見問題

Q1. 如何獲得穩定的干涉？

A1. 在干涉模型中，當兩個波彼此組合時，我們得到一個合波，該合波與時間推移中最大和最小強度的位置一致，稱為持續且穩定的干涉圖樣。

為了獲得穩定的干涉，我們需要遵循以下條件：

• 兩個光源都應該非常狹窄

• 兩個光源都應該是相干的

• 兩個光源需要彼此靠近，從而產生清晰且寬闊的條紋。

Q2. 相干光源的引數是什麼？

A2. 您需要相干光源才能觀察光學現象的效果。

理想的相干光源應滿足以下條件：

• 相同的相位和振幅

• 相同的強度和波長

• 零或恆定的相位差

• 相同的速率和相位

Q3. 為什麼兩個不同的光源不能形成干涉圖樣？

A3. 因為兩個獨立的光源不是相干光源，所以它們不能用來產生干涉圖樣。如果我們有兩個不同頻率的光源，它們不會相互干涉，因為它們是相互獨立的。

假設我們有一個紅色光源和一個藍色光源。這兩個光源的強度將根據它們到平面上的距離和角度而變化。由於它們的頻率不匹配，它們永遠不會產生任何干涉圖樣。

Q4. 光干涉的條件是什麼？

A4. 干涉是理解相干光源的重要概念。

為了獲得持續且穩定的干涉圖樣，光源應滿足以下條件：

• 光源應該是相干的

• 應該具有相同的強度和振幅

• 光源應該很窄

• 光源應該產生單一波長

• 光源與螢幕之間的距離應該很大。