激光的時(shí)間相干性

1、激光的時(shí)間相干性激光的時(shí)間相干性課程名稱：激光原理與技術(shù)課程名稱：激光原理與技術(shù)主講人：李永大主講人：李永大 單位：浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院單位：浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院激光的時(shí)間相干性激光的時(shí)間相干性1. 1. 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 初步了解時(shí)間相干概念以及激光的時(shí)間相干性初步了解時(shí)間相干概念以及激光的時(shí)間相干性相干時(shí)間 ：光源在不大于 的兩個(gè)不同時(shí)刻發(fā)出的光經(jīng)過 不同路程在空間會合，尚能發(fā)生干涉，則稱這 兩部分光具有時(shí)間相干性. 稱為相干時(shí)間時(shí)間相干性的實(shí)驗(yàn)演示麥克爾遜干涉儀1）理想單色光 光束1和光束2為相同頻 率的理想平面單色波 邁克爾遜干涉儀光路圖ccc2. 2. 學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容a)相位相同

2、當(dāng)M1和M2分別到G中心處的距離相等，光程差 =0,兩束光同時(shí)到達(dá)P中心處，由于位相相同,干涉后電矢量振幅為A=2A1，強(qiáng)度為 + =214IALb)相位相反 若M1不動，M2沿光傳播方向移動 ,兩束光到達(dá)P中心處的光程差 = ,兩束光的位相相反,迭加后電矢 量振幅為A=0，強(qiáng)度I為0 4lL2l =0 + 同理，若M1不動，M2沿光傳播方向移動 ,兩束光到達(dá)P中心處的光程差 ,兩束光的位相相同干涉強(qiáng)度為峰值。結(jié)論： 若M1固定，M2沿傳播方向走過一段距離 ,P中心的干涉強(qiáng)度強(qiáng)度I將明暗變化一周。令待測物體長度為Z,M2鏡沿傳播方向從待測物體一端平移到另一端，若光強(qiáng)I正好亮暗交替m周，則兩束光

3、到達(dá)屏P中心的光程差 ,而待測長度Z= 。 即在這種測量方法中，實(shí)質(zhì)是以單色光的的波長為尺進(jìn)行長度測量。 L m2mL 22l2)實(shí)際光源 一切光源都是非單色的，有一定的波長寬度 ,考慮波長從 到 范圍，兩束光干涉后強(qiáng)度達(dá)到峰值的光程差 的數(shù)值因波長而異。 （波長從 到 范圍的光屏P中心合成強(qiáng)度隨光程差 的變化）()2()2LmL()2()2L不同波長的光在屏中心處的亮暗交替強(qiáng)度隨光程差 的變化（圖示的兩條線分別屬于 和 ）當(dāng)光程差達(dá)到某一個(gè)數(shù)值 時(shí),波長為 的第（k+1）個(gè)強(qiáng)度峰值和 的第k個(gè)強(qiáng)度峰將重合在一起，此后，光程差 再增加，而在屏P中心處已不能再觀察到合成強(qiáng)度明暗交替的現(xiàn)象。L()

4、2()2maxL()2()2L波長差為 的光能在屏P中心處形成和強(qiáng)度明暗交替的條件是：因 由上式可得（通過合理的近似關(guān)系） (3)由此可見，用邁克爾遜干涉儀測量物體長度時(shí)，也有一個(gè)最大的可測長度Zmax,即m ax(1)()()22LLkk k2maxLmaxmax2LZ 因此光波中心波長 一定時(shí)，其波長寬度 越窄，最大可測長度 也越大。例：氪的同位素86（Kr86）的波長為6057 低溫寬度 最大可測長度 Zmax=38.5cm 氦氖激光器波長為6328 ,寬度 最大可測長度Zmax可達(dá)幾十公里 A0.047 AA710AmaxZ3. 3. 小結(jié)小結(jié) 激光的單色性與時(shí)間相干性對很多激光的單色性與時(shí)間相干性對很多 應(yīng)用應(yīng)用 具有十分關(guān)鍵的影響。具有十分關(guān)鍵的影響。4.