光的干涉条件及现象-光学教程

在讨论光的干涉时已经指出，要实现干涉，两束光必须满足频率相同、位相差恒定、振动方向在一条直线上。自然光或线偏振光的干涉都是在上述相干条件下发生的。上节中，让从尼科耳棱镜N1透射出来的一束线偏振光垂直射到一块光轴与晶体表面平行的晶体上，这样从晶体透射出来的两束线偏振光有相同的频率和固定的位相差，但两束线偏振光的振动方向垂直，因此两光叠加产生椭圆偏振光。但如果让上述椭圆偏振光再通过一个尼科耳棱镜N2，如图3-22所示，那么构成椭圆偏振光的两束线偏振光通过尼科耳棱镜N2时，将分别产生双折射。并且两o光都将在树胶层发生全反射而被器壁吸收，最终透射出来的是两束振动方向均平行于N2主截面的线偏振光，它们是满足相干条件的，可以观察到明暗相间的干涉现象。

图3-22 椭圆偏振光通过尼科耳棱镜

图3-23(a)中，HH'表示晶体的光轴，N1和N2分别表示两个尼科耳棱镜的主截面，它们与晶体光轴的夹角分别为θ1和θ2，设从第一个尼科耳棱镜透射出来的线偏振的光矢量的振动振幅为F1，其振动方向沿N1所示方向。这束线偏振光在晶体中分解为o光和e 光，振动方向分别垂直和平行于晶体的光轴。由图3-23(a)可看出，晶体内o光和e光的振幅Eo和Ee分别为

这两束光通过第二个尼科耳棱镜后，透射出来的是两束振动方向平行于第二个尼科耳棱镜主截面的线偏振光。其振幅由图3-23(b)可知为

若两尼科耳棱镜正交放置有(www.xing528.com)

而尼科耳平行放置时

上两式中位相差Δϕ，等于线偏振光通过晶体时产生的位相差，由式(3-6)决定，由式(3-9)、式(3-10)可知，当Δφ=2jπ(j=0，1，2，…)时，如果尼科耳棱镜正交放置时，干涉最小(I⊥=0)，而平行放置时干涉最大；当Δφ=(2j+1)(j=0，1，2，…)时，则是尼科耳棱镜正交放置干涉最大，而平行放置干涉最小。

图3-23 偏振光干涉的各分量

若用白光入射，对各种波长的光来说，干涉最强和干涉最弱的条件是不同的，某些颜色的光出现干涉最大，而某些颜色的光干涉最小。因高透射光呈一定的颜色，这现象称为色偏振。在正交放置尼科耳棱镜和平行放置尼科耳棱镜的情况下，呈现的颜色是不同的，两种情况下呈现的颜色称互补色。