物理光學(xué)：第二章第三節(jié)干涉條紋的可見度-

第三節(jié)干涉條紋的可見度

thevisibility(contrast)ofinterferencefringesK表征了干涉場中某處干涉條紋亮暗反差的程度。干涉場某點附近干涉條紋的可見度(Visibility,

Contrast)定義：1、若I1=I2，IM=4A12=4I1（I2），Im=0，則，V=1；2、若I1﹥﹥I2，IM≈Im，則，V=0。由此可知，相干疊加的兩光波光強不能相差太大。當(dāng)V≥0·7時，條紋為可見狀態(tài)。討論：影響干涉條紋可見度的主要因素是兩相干光束的振幅比,光源的大小和光源的非單色性。一、兩相干光束振幅比

的影響設(shè)計干涉系統(tǒng)時應(yīng)盡可能使K=1,以獲得最大的條紋的可見度二、光源大小(寬度)

的影響和空間相干性相干性（Coherence）相干性與干涉（Coherence&interference）xI多組條紋的疊加實際光源總有一定的大小,通常稱之為擴展光源.這時光源可以看作是許多不相干點源的集合.疊加后干涉條紋的可見度下降1、光源寬度對條紋可見度的影響(擴展光源)Pr1r2OS1S2S'S0x'1r'2r'S''dx'cdbβlDl1l2x圖12-81）光源的臨界寬度：條紋可見度為0時的光源寬度2）光源的允許寬度：能夠清晰地觀察到干涉條紋時，允許的光源寬度(K=0.9)對一定的光源寬度b，稱光通過S1和S2恰好不發(fā)生干涉時所對應(yīng)的這兩點的距離為橫向相干寬度;通過這兩點的光具有空間相干性。2、空間相干性（SpatialCoherence)若通過光波場橫向兩點的光在空間相遇時能夠發(fā)生干涉，則稱通過空間這兩點的光具有空間相干性。θ1S2x'ebcβLDxS1ωOd當(dāng)光源是點光源時，所考察的任意兩點S1和S2的光場都是空間相干的，當(dāng)光源是擴展光源時，光場平面上具有空間相干性的各點的范圍與光源的大小成反比。對于一定的光波長和干涉裝置，當(dāng)光源寬度b較大，且滿足時，通過S1和S2兩點的光將不發(fā)生干涉，因而這兩點的光場沒有空間相干性。我們從另一個角度考察光的空間相干性范圍。對一定的光源寬度b，通常稱光通過S1和S2恰好不發(fā)生干涉時所對應(yīng)的這兩點的距離為橫向相干寬度，以d表示，調(diào)節(jié)d的大小，觀察什么時間條紋消失，此時

滿足d＝λ，測量d，就可以計算出星體角直徑。12L是望遠(yuǎn)物鏡,D1和D2是兩個光闌的闌孔中心,M1,M2,M3和M4是反射鏡。三、光源非單色性的影響和時間相干性1、光源非單色性對條紋可見度的影響12－12為總的干涉條紋的光強分布由于波長范圍內(nèi)的每一波長的光均形成各自一組干涉條紋，而且各組條紋除零級以外，其它各級條紋互相間均有一定位移，所以各組條紋非相干疊加的結(jié)果會使條紋的可見度下降（b）為間各波長的光的干涉條紋隨光程差變化可見度降為零時的干涉級與該干涉級當(dāng)?shù)牡趈級與的第m+1級重合時，對應(yīng)的光程差，稱為相干長度當(dāng)波長為的第j級與波長的第j+1級條紋重合時，條紋的可見度降為零，無法觀察到條紋?！锔拍钣捎诠庠纯偸蔷哂幸欢ǖ膶挾鹊?，可以把它看成由很多線光源構(gòu)成，各個線光源在屏幕上形成各自的干涉圖樣，這些圖樣間有一定的位移，它們的非相干疊加使總的干涉圖樣模糊不清，這就是光源的線度對條紋可見度影響的物理機理?！飯D示討論：相干長度(coherencelength)：對于光譜寬度為（或k）的光源能夠產(chǎn)生干涉的最大光程差，即相干長度.它與波列長度相一致。衡量單色性好壞的物理量是譜線寬度00II0I0

/2譜線寬度2、時間相干性(TemporalCoherence)相干時間t：光通過相干長度所需的時間。時間相干性：若同一光源在相干時間t內(nèi)不同時刻發(fā)出的光,經(jīng)過不同的路徑相遇時能夠產(chǎn)生干涉，則稱光的這種相干性為時間相干性。