相干条件对光学干涉现象的影响

上节得到了两列光波叠加的光强度表达式(1-18)

I1和I2分别是两光波单独在P点的光强度，称为干涉项，因此，两光波叠加时，光强不是简单地两光强度之和，由于Δφ取值不同，光强度在空间会形成一定的强弱分布。

通常两个独立的光源发出的光波，即使它们的频率或波长完全相同，但由于原子发光的复杂性，正如第一节所述，任何时刻，两光源发出的持续时间不超过10-8秒的波列之间无任何联系，在观察或探测仪器响应的时间内，两光波的位相差，无规则地、概率均等地在0到2π之间迅速变化，在观察或探测仪器响应的时间τ内

干涉项平均值为零，叠加的光强为

即空间各点的光强是相遇的两光波光强的简单相加，空间各点的光强是均匀的。

如果两光波的位相差Δφ恒定，则，有

当Δφ=0，±2π，±4π，…时，即光程差为波长的整数倍，δ=jλ(j=0，±1，±2，…)时，这些点的光强为最大

当Δφ=±π，±3π，…时，亦即光程差为波长的半奇数倍，…)时，这些点的光强最弱(www.xing528.com)

因此，位相差恒定，频率相同，振动方向一致的两光波在空间相遇的区域，有的地方光特别强，有的地方光特别弱，在空间形成明、暗相间不均匀光强分布现象，称为干涉现象。

由上述讨论可知，要产生干涉现象，必须满足一定的条件，这条件称相干条件，满足相干条件的光波称相干光(波)，相干条件是：

(1)频率相同；

(2)位相差恒定；

(3)振动方向相同。

不同频率的波叠加时，其干涉项的平均值总为0，不产生干涉现象。把“振动方向相同”作为相干条件之一，是因为对光的干涉一般都采用标量波形式，而光矢量E的方向都在同一条直线上是将矢量相加转化为标量求和的前提，对实际干涉场来说，光波的振动方向几乎是平行的。即“振动方向相同”条件总是满足的^[1]。实现干涉的关键是保持两列光波位相差的稳定，一般是采用将由同一光源发出的每一列波分成两束光，由于其初位相相同，经过不同光程相遇时，位相差是恒定的，从而获得相干光，将一列光波分为两列相干光波常采用分波面法、分振幅法来实现。