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菲涅耳-阿拉戈定律

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菲涅耳–阿拉戈定律指的是关于偏振态的三个定律,总结不同偏振态光之间的干涉性质。由奥古斯丁·菲涅耳弗朗索瓦·阿拉戈发现。

该定律如下:[1]

  1. 两个正交相干的线偏振无法产生干涉。
  2. 两个平行、相干的线偏振波,其干涉方式与自然光相同。
  3. 构成自然光的两个正交的线偏振态,无法产生干涉,因此无法形成易于观察的干涉图案。(即使旋转其中一个偏振态,以对齐另一个偏振态,结果也一样,这是因为两个态非相干)

考虑两个波的数学形式后,将对定律有更清楚地认识,,其中以粗体表示的相关量为“干涉的向量”。

已知光的强度会随著电场平方而变化,,方括号表示时间平均值,因此,我们只要对电场做平方计算之前,先对其加总。经代数计算[2]合成波的强度后,就能得到干涉项,即,其中表示结合路径长和初始相位差后的相位差。

现在可以看到

  1. 第一菲涅耳 - 阿拉戈定律:若垂直于 ,则,没有产生干涉。
  2. 第二菲涅耳 - 阿拉戈定律:若平行于,则干涉项就会产生,且光强度与有关。
  3. 第三菲涅耳-阿拉戈定律:若自然光分解成正交的线偏振态,则这些状态都不相干,这意味着相差将迅速波动而随后的时间平均,因此再次得到,无法产生干涉(即使旋转,使其平行于)。


参考文献

  1. ^ 世界的物理学; http://scienceworld.wolfram.com/physics/Fresnel-AragoLaws.html页面存档备份,存于互联网档案馆
  2. ^ Optics, Hecht, 4th edition, pp. 386-7