物理光学6--11.15.pptVIP

光学原理与应用 ;2-7 光源的相干性;;干涉条纹的可见度（对比度、反衬度）描写干涉花样的强弱对比 定义 V＞70.7% 清晰 当Imin=0时，V=1，清晰可见；当Imax=Imon时，V=0，条纹模糊不清 影响干涉条纹可见度的因素很多。 对于理想的相干点光源发出的光，主要因素是振幅比 ;光源向外发射的是有限长波列。 L=cΔ? 考察杨氏双缝干涉实验, 如果光源 S发射一列光波a，这一列光波被杨氏装置分为波列a′、a″这两列波沿不同路径r 1 、r 2 传播后又重新相遇，发生干涉，若两路光程差太大，致使S 1 和S 2 到考察点P的光程差大于波列的长度，当波列a″刚到P点时，波列a′已经过去了，两列波不能相遇，无法发生干涉。a″和另一发光时刻发出的波列b并经S 1 分割出来的波列b′相遇并迭加，由于波列a和b的位相关系不同前者，因此在P点光强会随时间快速变化——无法发生干涉。 干涉必要条件：两???波在相遇点光程差应小于波列长度。 ;通常使用的光源包含一定的波长范围Δ? ，影响干涉条纹的可见度。由于波长范围 Δ? 内的每一波长的光均形成各自的一组干涉条纹，而且各组条纹除 0 级外互相间均有一定位移，所以各组条纹非相干迭加的结果会使条纹可见度降低。 以杨氏双缝干涉为例 光的干涉.exe-演示 设光源的波长为λ，其波长范围Δ?，由于在波长λ与λ+Δ?内各种波长的干涉条纹非相干迭加，结果仅有零级条纹完全重合，其他各级条纹不重合。 ;2-7 光的相干性;2-7 光的相干性;四. 互相干函数和复相干度 ;用表示时间取平均值，则Q点的平均光强为： ;自相干函数 :;由于复相干度是归一化的互相关函数，lg12(t)l(复相干度 )的大小在0～1之间变化，所以实际光源的相干度只有以下三种情况： ;五.光源的相干时间与相干长度 ;准单色光源的归一化自相干函数: ; 六、 空间相干性 1.空间相干性和相干面积---光的干涉.exe动画演示-空间距离影响 实际光源看作很多线光源构成，各个线光源在屏幕上形成各自的干涉花样，这些干涉花样间有一定的位移，位移量的大小与线光源到 轴线的距离有关，这些干涉花样的非相迭加，使总的干涉花样模糊不清，致使条纹可见度降为0。 ;b;这个结果又说明，在b，lo、R一定的情况下，D是在垂宜光波传播方向上能产生干涉的最大距离。当光波上空间两点的距离比D大时，这两点就是不相干的。例如，对于一个相距0.5毫米的双缝，若用0.5微米的绿光入射，且R＝20厘米，则限制光源尺寸的缝宽。应为 b≤Rl0/D≈0.2毫米 即光源的缝宽不应大于0.2毫米。 反之，如巳知光源缝宽度为0.2毫米(波长l0＝0.5微米)，则由上式可求出在离光源R＝20厘米的截面上，间距D等于(或小于)0.5毫米的任意两点，其光波场在任一时刻是相干的。所以间距D的大小，表明光源在该处空间相干性的范围。 在讨论相干性的问题时，有时要用相干面积这个概念。这只要从一维推广到二维的情况: ; 至此，我们从两方面分析了光源相干性问题，一是时间相性，二是空间相干性． 如果我们是沿波的传播方向上选取两点，则可用相干长度来描述光源的时间相干性；如果是在同一点的不同时刻“取样”，则可用相干时间来描述光源的相干性。 如果在空间所选两点，是在垂直于波传播方向的平面上，那末我们就从一个波阵面上的两点取光彼场的“试样”，则用相干面积来描述光束正截面上的空间相干性。 如前所述，双缝干涉是演示这种空间相干性的典型实验，而迈克耳逊实验，则是演示光的时间相干性的典型实验。;2.光源尺寸对干涉效应的影响光的干涉.exe-光源影响动画演示;七. 激光的相干性 ;1.激光的时间相干性;2.激光的空间相干性;2-8 典型双光束干涉仪; 从光源S发出的某一条光线S0，经P1的半反射膜M后被分成强度相近的两束光S1和S2，它们分别被反射镜M1，M2反射后，又经P1的表面发生干涉。由于平玻璃板P2只是为了补偿光线S2在玻璃板P1中少经过的光程而设置的，且只对观察白光条纹才属必要，因此在讨论仪器的条纹形成时，可不考虑 P2.;M1; 这类干涉仪有两大特点：干涉仪的两相干光束在空间的位置完全分开。另外，由于两光束完全分离，所以两反射镜M1和M2就可以分别调节。在迈克耳逊干涉仪中，M2是固定的，而M1则是由精密丝杆带动可以平移，以改变M1和M2之间的距离h，且M1既可在M’2M之外（图2-33(b)），又可在M’2M之间。而且，两反射镜的倾斜还可由镜后的螺钉分别调节。所以M1M’2之间的距离可任意改变，两镜面间的夹角也可以随意改变，因此迈克耳逊干涉仪既