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光路长度

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在光学中,光路长度(OPL)或光程是光通过给定系统时的光路的几何长度和光传播介质的折射率的乘积。在许多书中,它被象征性的写成λ。两条传播路径之间的光路长度的不同通常被称为光程差(OPD)。OPL和OPD很重要,因为它们决定了光的相位,并控制着光传播时的干涉和衍射。

1 公式编辑

1.1 光路长度

在折射率为n的介质中,几何长度为S的路径的光路长度(OPL)通常写成:

 

如果折射率随着传播路径发生变化,光路长度(OPL)则由线积分给出:

 

其中n是折射率,它是传播路径C的函数。

沿着路径C传播的电磁波在C上具有相位的改变,就好像光在在真空中传播一定的路径,该路径的长度等于C的光路长度。因此,如果光波通过几个不同的介质传播,那么可以将每个介质的光路长度相加以求的总的光路长度。然后,两个传播路径不同的相同光波的相位差可以通过其光程差得到。最后,利用相位差,可以计算出两个波之间的干涉。

同时费马原理指出,光在两点之间的传播路径是具有最小光路长度的那一条路径。

1.2 光程差

OPD对应于从两个相干的光源发射出来的光穿过不同折射率的介质时所产生的的相位差。例如,同一个光波在玻璃中传播的距离似乎比在空气中更远。这是由于玻璃的折射率较高,玻璃中的光波将传播更多个波长的距离。

OPD可以通过以下公式计算:

 

其中d1和d2是光线穿过介质1或2的距离,n1是较大的折射率(例如玻璃),n2是较小的折射率(例如空气)。

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