时间相干性.pptVIP

* §3.5 时间相干性 由于谱线宽度的存在，（准）单色光 入射到双缝装置后，不同波长光都形成 自己的干涉条纹，除0级外，其余级次 都将错开，并出现 不同级次的重叠。 为简单起见，讨论 一矩形光强分布的 准单色光。 重叠处光强 是非相干叠加的。 ? ??/2 ? - ? ?+ ??/2 ??/2 I 不同波长的干涉亮纹强度极大值的位置， 按级次排列的情况如下图示： 在波长 范围内 相干长度与谱线宽度的关系： 波长为： 波长为： λ λ 2 Δ + λ λ 2 Δ kM kM-1 kM+1 kM 亮成一片 k=0 k=0 1 1 2 2 3 当波长（?+? ?/2）的光对应的 kM级亮纹 与波长（?-? ?/2）的光对应的 kM+1级亮纹 重合时，此后条纹连成一片。 于是有 波程差 ?m= 考虑到 上式经整理得： kM kM-1 kM+1 kM 亮成一片 k=0 k=0 1 1 2 2 3 ：两列波能发生干涉的最大波程差， 称为相干长度 。 ?M越大，相干性越好。 ??越小，单色性越好，干涉条纹对比度 下降越慢，相干性越好（补图）。 （时间相干性越好） 所以,可以说时间相干性是波列长度有限 引起的。 则 S S1 S2 c1 c2 b1 b2 a1 a2 P o 从此图可以看出: 能产生干涉的 最大波程差就 是波列的长度. 若L为波列长度 ∴ 时间相干性的好坏，也可以用波列长度 L （相干长度）或波列延续时间?（相干时间） 来衡量。 补充二。对光的时间相干性的理解。 波列长度越大，或相干时间越大， 就越能看到干涉现象， 时间相干性就越好。 §3.6 光程（optical path） 位相差在分析光的叠加时十分重要， 为便于计算光通过不同媒质时的位相差， 引入光程概念。 光通过媒质时?不变，但?要变为?’。（补图） 真空中的波长 ??--------- 媒质中的波长 若媒质厚度为d,前后两点的位相差为 从相位看：媒质中距离d包含的波长数与 真空中距离nd包含的波长数相同，即二者 产生相同的相差。 从时间看：光在媒质中通过距离d的时间与 在真空中通过距离nd的时间相同。 nd——折射率为n的媒质中，光在距离d上 的等效真空路程，称为光程． 以后采用光程差，就可一律用真空中的波长 计算了． 在光学中常用到透镜。需要指出的是 透镜不产生附加光程差．（补图） §3.7 薄膜干涉（一）——等厚条纹 ? 薄膜干涉是分振幅干涉。 等厚条纹——同一条纹反映膜的同一厚度。 ? 日常中见到的薄膜干涉：肥皂泡，雨天 地上的油膜，昆虫翅膀，…其上的彩色。 ? 膜为何要薄？——光的相干长度所限。 ? 薄膜干涉有两种条纹： 等倾条纹——同一条纹反映入射光的 同一倾角。 一、劈尖（劈形膜） 劈尖——夹角很小的两个平面所构成的薄膜。 1，2两束光来自同一束入射光， 它们可以干涉——分振幅干涉. 设单色平行光入射， 在入射点A处，膜厚为e， 在n,?定了以后,?只是厚度e的函数. 观察劈尖干涉的实验装置（补图）。 劈尖干涉在膜表面附近形成明、暗相间的条纹, 同一厚度e对应同一级条纹——等厚条纹 在棱边处e=0，由于半波损失而形成暗纹。 e D 条纹间距 L = tan q 明纹 暗纹 ?e ek ek+1 L 相邻两条亮纹（或暗纹）对应的厚度差?e： 所以 e D 条纹间距 L = tan q ?e ek ek+1 L *