2.2　二色光干涉图和基本方程

前一节已经提到，单色光的干涉图是一条余弦波，余弦波的波长等于单色光的波长。二色光的干涉图是由两个单色光的干涉图叠加的结果，也就是由两个不同波长的余弦波叠加而成。

假设两条无限窄的单色光的波数分别为ν1和ν2，它们的光强相同，如图2-3（a）所示。这两条单色光的波长分别为λ1和λ2，假设10λ1=9λ2，如图2-4所示。图2-4（a）中的实线代表波长为λ1的单色光的干涉图，虚线代表波长为λ2的单色光的干涉图。当这两条干涉图相加时，就得到二色光的干涉图，如图2-4（b）所示。

图2-3　二色光光源发出的两条无限窄的单色光光谱

（a）强度相等的两条无限窄的谱线；（b）强度不相等的两条无限窄的谱线

图2-4　强度相等的二色光干涉图示意图

（a）两条单色谱线干涉图；（b）两条单色谱线干涉图叠加的结果

在光程差等于零（δ=0）时，由于这两条单色光的强度相等，干涉图的强度等于余弦波振幅的两倍，当光程差等于5λ1时，正好是波长为λ1的波峰和波长为λ2的波谷，这两个余弦波的相位正好相反，相加的结果，干涉图的强度等于零。当光程差等于10λ1时，这两个余弦波的相位正好相同，此时干涉图的强度又等于余弦波振幅的两倍。当光程差继续增加时，干涉图又重复这个单元，如图2-5（a）所示。

图2-5　距离相等的强度相等和强度不相等的二色光干涉图示意图

（a）强度相等的二色光干涉图示意图；（b）强度不相等的二色光干涉图示意图

假如两个单色光的强度不相同，如图2-3（b）所示。它们的干涉图示于图2-5（b）中。图2-5（a）和图2-5（b）形状很相似，但是请注意，在图2-5（b）中，在两个余弦波相位正好相反的地方（点M处），干涉图的强度不等于零。

图2-5（a）和图2-5（b）中的干涉图都具有对称性，因此，在二色光干涉图中，单从干涉图也无法确定零光程差的位置。

二色光干涉图的方程和单色光干涉图的方程相同[方程式（2-7）]，干涉图的强度等于两个单色光干涉图强度的叠加。干涉图的强度与两个单色光的波数和强度有关，与光程差有关。