光源相干長(zhǎng)度測(cè)量

1、 光源相干長(zhǎng)度的測(cè)定光源相干長(zhǎng)度的測(cè)定 孫國(guó)丹孫國(guó)丹 劉東琛劉東琛 周曉飛周曉飛 吾拉木江吾拉木江 小組成員小組成員一，實(shí)驗(yàn)原理二，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三，遇到的問題及改進(jìn)1概念分析概念分析 由光的相干性條件可知由光的相干性條件可知, 不同頻率不同頻率, 即不同波長(zhǎng)的兩束光產(chǎn)生非相干迭加即不同波長(zhǎng)的兩束光產(chǎn)生非相干迭加, 只有頻只有頻率相同且有固定位相差的兩束光才可能產(chǎn)生干涉率相同且有固定位相差的兩束光才可能產(chǎn)生干涉. 實(shí)際的光源不可能輻射嚴(yán)格的單實(shí)際的光源不可能輻射嚴(yán)格的單色光色光, 即使輻射最銳的譜線也具有一定的帶寬即使輻射最銳的譜線也具有一定的帶寬. 即實(shí)際的輻射是具有一定帶寬即實(shí)際的輻射是具有一定

2、帶寬, 波長(zhǎng)分布在幾波長(zhǎng)分布在幾 +范圍內(nèi)的準(zhǔn)單色光帶范圍內(nèi)的準(zhǔn)單色光帶寬寬范圍內(nèi)的每種波長(zhǎng)的單色光將形成各自的一套干涉條紋范圍內(nèi)的每種波長(zhǎng)的單色光將形成各自的一套干涉條紋, 所有單色光干涉條紋所有單色光干涉條紋的相加的相加, 形成總干涉條紋的強(qiáng)度分布形成總干涉條紋的強(qiáng)度分布. 對(duì)同一級(jí)的干涉條紋對(duì)同一級(jí)的干涉條紋, 由于由于的不同干涉極大將的不同干涉極大將有不同的位置，有不同的位置，越長(zhǎng)干涉極大將離開中心越遠(yuǎn)越長(zhǎng)干涉極大將離開中心越遠(yuǎn). 準(zhǔn)單光在程差準(zhǔn)單光在程差d/時(shí)時(shí),產(chǎn)生非相干迭加產(chǎn)生非相干迭加.在在d/時(shí)產(chǎn)生部分相干迭加時(shí)產(chǎn)生部分相干迭加. 因此因此 lmax=d=/就是能產(chǎn)生干涉的最

3、大光程差就是能產(chǎn)生干涉的最大光程差, 這一長(zhǎng)度叫做光源的相干長(zhǎng)度這一長(zhǎng)度叫做光源的相干長(zhǎng)度. 相干長(zhǎng)度就是光源所發(fā)出的波列在空間的持續(xù)長(zhǎng)度相干長(zhǎng)度就是光源所發(fā)出的波列在空間的持續(xù)長(zhǎng)度. 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理2原理分析原理分析 測(cè)量鈉黃光想干長(zhǎng)度，改變測(cè)量鈉黃光想干長(zhǎng)度，改變M 1 的位置的位置, 使我們剛剛能分辨出于涉圖樣使我們剛剛能分辨出于涉圖樣, 然后讓然后讓M l 向著靠近向著靠近M 2的方向移動(dòng)的方向移動(dòng). 在此過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)條紋逐漸變清楚、變?cè)诖诉^程中會(huì)發(fā)現(xiàn)條紋逐漸變清楚、變寬寬, 并且干涉環(huán)是陷人干涉中心的并且干涉環(huán)是陷人干涉中心的, 直至直至M1, M 2 重合重合, d =0 繼續(xù)移

4、動(dòng)繼續(xù)移動(dòng)M1,干涉干涉條紋逐漸變模糊、變窄條紋逐漸變模糊、變窄, 并且于涉環(huán)是從干涉中心涌出的并且于涉環(huán)是從干涉中心涌出的, 直至剛剛不能分辨直至剛剛不能分辨出干涉圖樣出干涉圖樣. 整個(gè)過程整個(gè)過程M 移動(dòng)的距離移動(dòng)的距離L 為相十長(zhǎng)度的二倍。測(cè)量白光相干長(zhǎng)度時(shí)測(cè)量為相十長(zhǎng)度的二倍。測(cè)量白光相干長(zhǎng)度時(shí)測(cè)量彩色條紋的總寬度，測(cè)量數(shù)據(jù)則為相干長(zhǎng)度的兩倍。彩色條紋的總寬度，測(cè)量數(shù)據(jù)則為相干長(zhǎng)度的兩倍。 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)過程1.利用透射光柵對(duì)相干長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，這是利用利用透射光柵對(duì)相干長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，這是利用d*sin=K, 測(cè)量測(cè)量出連續(xù)光譜左右兩端波長(zhǎng)，即可利用公式得出相干長(zhǎng)度。出連續(xù)光譜左右

5、兩端波長(zhǎng)，即可利用公式得出相干長(zhǎng)度。 1實(shí)驗(yàn)過程 利用牛頓環(huán)測(cè)量相干長(zhǎng)度，先用鈉光測(cè)出牛頓環(huán)的曲率半利用牛頓環(huán)測(cè)量相干長(zhǎng)度，先用鈉光測(cè)出牛頓環(huán)的曲率半徑，在測(cè)量連續(xù)光譜下干涉條紋最邊緣半徑，直接得出相干長(zhǎng)徑，在測(cè)量連續(xù)光譜下干涉條紋最邊緣半徑，直接得出相干長(zhǎng)度。度。 2實(shí)驗(yàn)過程 利用邁克爾遜干涉儀測(cè)量相干長(zhǎng)度。利用邁克爾遜干涉儀測(cè)量相干長(zhǎng)度。 測(cè)量鈉黃光，改變測(cè)量鈉黃光，改變M1 , 的位置的位置, 使我們剛剛能分辨出于涉圖使我們剛剛能分辨出于涉圖樣樣, 然后讓然后讓M l 向著靠近向著靠近M 2的方向移動(dòng)的方向移動(dòng). 在此過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)條紋在此過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)條紋逐漸變清楚、變寬逐漸變清楚、變寬,

6、 并且干涉環(huán)是陷人干涉中心的并且干涉環(huán)是陷人干涉中心的, 直至直至M1, M 2 重合重合, d =0 繼續(xù)移動(dòng)繼續(xù)移動(dòng)M1,干涉條紋逐漸變模糊、變窄干涉條紋逐漸變模糊、變窄, 并且于涉并且于涉環(huán)是從干涉中心涌出的環(huán)是從干涉中心涌出的, 直至剛剛不能分辨出干涉圖樣整個(gè)過程直至剛剛不能分辨出干涉圖樣整個(gè)過程M 移動(dòng)的距離移動(dòng)的距離L 為相十長(zhǎng)度的二倍。為相十長(zhǎng)度的二倍。3遇到的問題&應(yīng)對(duì)方法1.眼睛的觀察存在極大誤差眼睛的觀察存在極大誤差 此問題目前仍沒有方法解決此問題目前仍沒有方法解決 問題問題應(yīng)對(duì)方法應(yīng)對(duì)方法遇到的問題&應(yīng)對(duì)方法2.邁克爾遜干涉儀一開始打算找邁克爾遜干涉儀一開始打算找d=0那一點(diǎn)，但發(fā)現(xiàn)那一點(diǎn)，但發(fā)現(xiàn)很難找到。很難找到。 利用條紋及彩色條紋出現(xiàn)與消失這兩點(diǎn)，測(cè)出相干利用條紋及彩色條紋出現(xiàn)與消失這兩點(diǎn)，測(cè)出相干長(zhǎng)度的二倍。長(zhǎng)度的二倍。問題問題應(yīng)對(duì)方法應(yīng)對(duì)方法遇到的問題&應(yīng)對(duì)方法3.白熾燈，白熾燈，LED燈亮度不太夠。燈亮度不太夠。 利用遮擋物反射，增強(qiáng)光源亮度利用遮擋物反射，增強(qiáng)光源亮度 問題問題應(yīng)對(duì)方法應(yīng)對(duì)方法遇到的問題&應(yīng)對(duì)方法4.在測(cè)量鈉燈想干長(zhǎng)度是明暗條紋總是會(huì)出現(xiàn)消失現(xiàn)在測(cè)量鈉燈想干長(zhǎng)度是明暗條紋總是會(huì)出現(xiàn)消失現(xiàn)象交替出現(xiàn)，不易觀