輔導 第1章 光的干涉95課件

第1章光學的干涉幾何光學（h~0,l~0） 光學波動光學(h~0,l≠0)量子光學（h≠0,l≠0）波動性

電磁性

光波的疊加1.線性疊加原理２.獨立傳播原理

線性介質(zhì)

光的干涉

光波相干疊加

1光的干涉相干光源的獲得方法

光

的

干

涉

光的干涉條件:3個必要條件和2個補充條件

幾種典型的干涉1.明暗條紋條件,2.條紋的分布,3.條紋動態(tài)變化.邁克耳孫干涉儀增反、透薄膜劈尖等厚干涉，牛頓環(huán)F-P干涉儀楊氏干涉等分波陣面法等傾干涉光程定義:nr光程差的計算分振幅法光

程薄膜干涉等厚干涉多光束干涉2§1波的描述1.光是電磁波

真空中：介質(zhì)中：定義：介質(zhì)折射率n的意義：建立了光學和電磁學的聯(lián)系。2.電磁波的傳播速度---光速

3.折射率

4.光的強度(1).光矢量用電場強度矢量表示電磁波是1)電場強度與磁場強度的矢量波

(ref.附錄1.2)vzxyE

z

H2)定義電場強度矢量E為光矢量3(2)球面光波場尤拉公式：(3)波函數(shù)的復數(shù)表示:復振幅對應關系

定義:復振幅53900?

紫7600?

紅可見光：引起人視覺的那部分電磁波。波長范圍：(390~760)nm

(7.7~3.9)×1014

Hz4.光波波譜infraredX-rayUVvisiblewavelength(nm)microwaveradio105106gamma-ray6§2波的干涉理論▲波相遇時，可以互不相干地通過介質(zhì)，保持原有的頻率、波長、振動方向等特性，就象沒有遇到其它波一樣。在相遇區(qū)域內(nèi)，介質(zhì)質(zhì)點的合位移是各波在該處單獨引起的分位移的矢量和。（波動方程是線性的，故遵循線性迭加原理）波振動的某些點加強,

某些點減弱,

形成穩(wěn)定的波強度分布的現(xiàn)象.

▲干涉現(xiàn)象是波所獨具的特性

干涉：干涉現(xiàn)象波動性p

·

·

·

s1

s2

r1

r2

S1點：

一.相位差和光程差

S2點：

P點：

場點P是兩個同方向的同頻率的簡諧振動的合成7▲光程差：k

叫波數(shù)S1S2Pr1r2n1n2注意0

真空中波長0··rab(1)用同種光入射：光程=?(a)在真空中相位差=?特別地,二光線在同一介質(zhì)中時，··abnr介質(zhì)─介質(zhì)中波長

a、b兩點的距離均為r，但(b)在介質(zhì)中光程=?相位差=?(2)透鏡成像不引入附加相位差主光軸123123物點和像點之間各光線光程差為零9p

·

·

·

s1

s2

r1

r2

三、振動疊加t>>T(10-15s)——瞬時強度—響應時間，—相干項10(1)若I(p)=I1

+I2非相干疊加

(2)若

與t無關四.干涉圖樣的形成

▲

(j=0,1,2,…)▲干涉相長干涉相消五、相干條件

(的條件)重點兩個補充條件：（1）兩列波在相遇點振幅（光強）不能相差太大；（2）兩列波在相遇點光程差（位相差）不能相差太大。11▲光程差：S1S2Pr1r2n1n2特別地,二光線在同一介質(zhì)中時，▲干涉相長

(j=0,1,2,…)▲干涉相消

(j=0,1,2,..)▲干涉花樣分布空間強度相同的點滿足:常量13§3實現(xiàn)干涉的裝置一.普通光源獨立、同一原子不同時刻發(fā)的光

獨立、不同原子同一時刻發(fā)的光

·

·

D=(E2-E1)/h

E1

E2

發(fā)光時間Dt10-8s原子發(fā)光:

方向不定的振動,

瞬息萬變的初位相;

此起彼伏的間歇振動.自然光

自發(fā)輻射躍遷產(chǎn)生自然光的特點：在垂直于光線的平面內(nèi)，光矢量沿各方向振動的概率均等.XYZ這種大量振幅相同、各種振動方向都有、彼此沒有固定相位關系的光矢量的組合叫自然光.所以：對普通光源必須采取特殊裝置，才能觀察到干涉現(xiàn)象.

14自然光的特點：在垂直于光線的平面內(nèi)，光矢量沿各方向振動的概率均等.XYZ這種大量振幅相同、各種振動方向都有、彼此沒有固定相位關系的光矢量的組合叫自然光.所以：對普通光源必須采取特殊裝置，才能觀察到干涉現(xiàn)象.

▲激光：受激輻射=(E2-E1)/hE1完全一樣（傳播方向、頻率、相位、振動方向）E2激光光源：提高了光源的相干性快速光電接受器：縮短了響應時間常數(shù)容易觀察到干涉現(xiàn)象15▲分振幅法(分能量)·

p

薄膜

S*

p

S

*

▲分波面法二.獲得穩(wěn)定干涉圖樣的條件

典型干涉實驗基本思路：觀測時間內(nèi)（4）光強公式、光強曲線干涉問題要分析：（1）相干光是誰（2）計算光程差（位相差）（3）條紋特點（形狀、位置、分布、條數(shù)、移動等）17分波陣面法分振幅法薄膜干涉楊氏雙縫干涉雙棱（面）鏡干涉洛埃鏡干涉等傾干涉等厚干涉邁克爾遜干涉儀牛頓環(huán)劈尖干涉增透膜增反膜181.楊氏雙縫干涉Sdr0y0yIy一、分波陣面法19vi.光強分布v.條紋特點：(1)平行的明暗相間的條紋；

(2)等間距；

(3)條紋越向外側(cè)，級次越高；★條紋級次：

某條紋的干涉級次等于該條紋相應的兩束相干光的光程差與波長的比值。I02-24-44I0-1-2-3+9/2+7/2+5/2+3/2+1/2-1/2-3/2-5/2j=0+1+2+3+4+5明紋:j

，j=1,2,3…(整數(shù)級)暗紋:(2j+1)/2，j=1,2,3…(半整數(shù)級)21-1-2-3+9/2+7/2+5/2+3/2+1/2-1/2-3/2-5/2j=0+1+2+3+4+5明紋:j

，j=1,2,3…(整數(shù)級)暗紋:(2j+1)/2，j=1,2,3…(半整數(shù)級)

(4)白光入射時，0級明紋中心為白色（可用來定0級位置），其余級明紋構(gòu)成彩帶，第2級開始出現(xiàn)重疊（為什么？）ldry0=Div.干涉圖樣實質(zhì)上記錄了光波相干的相位差空間分布.222、菲涅耳雙面鏡(圓周角)(圓心角)參照楊氏干涉，得明紋條紋間距23▲實驗表明直接射到屏上的光鏡面反射到屏上的光位相相反∵直接射到屏上的光位相不變∴反射光的位相改變了——半波損失▲光從光疏到光密介質(zhì)時，反射光有半波損失。從光密到光疏介質(zhì)時,反射光沒有半波損失。取整數(shù)，取值范圍由光線的迭加區(qū)域決定。

▲

明暗條紋滿足:明暗條紋位置互換與楊氏實驗比較暗紋25EE`

MNdBCa

4.菲涅耳雙棱鏡干涉r0

ss1

s2

Ref.P.125：（3—9）式26例3:用白光作雙縫干涉實驗時，能觀察到幾級清晰可辨的彩色光譜？解:用白光照射時，除中央明紋為白光外，兩側(cè)形成外紅內(nèi)紫的對稱彩色光譜.當

j

級紅色明紋位置yj紅大于j

+1

級紫色明紋位置y(j+1)紫時，光譜就發(fā)生重疊。據(jù)前述內(nèi)容有紅=760nm,紫=390nm,代入得:j=1.05表明:白光照射時在中央白色明紋兩側(cè)，只有

第一級

彩色光譜是清晰可辨的.29二、分振幅法（薄膜干涉）

（一）等傾干涉薄膜干涉▲厚度不均勻,薄膜表面附近的等厚條紋厚度均勻,薄膜在無窮遠處的等傾條紋?！?/p>

薄膜干涉是分振幅干涉。一.單色點光源引起的干涉

1.實驗裝置和光路

f屏幕n2i1MSL303.干涉條紋分布在整個空間

非定域干涉

<

>

'

i

等傾干涉

1.n2

d0

不變，

i變.

d02.

有半波損失傾角相同的光線會聚一點

312.明、暗紋條件：注意光在上表面反射有半波損失

代入（明紋）（暗紋）32（明紋）代入（明紋）（暗紋）I0I1I2I3（暗紋）33I0I1I2I3

·3干涉條紋特點L2

fP0

r環(huán)n1n1n2

>n1

i2A

CD·a2a1Si1i1i1i1··B·

（明紋）（暗紋）重要公式343干涉條紋特點

r環(huán)

·L2

fP0n1n1n2

>n1

i2A

CD·a2a1Si1i1i1i1··B·

條紋特點：▲條紋定域為無窮遠

▲同心圓環(huán)rj=ftgi1f為透鏡的焦距▲條紋級次：d0

一定時，j?d?i1?jr中間級次最高▲波長對條紋的影響：?d?i1?jr長波長的光靠近環(huán)心35條紋特點：▲條紋定域為無窮遠

▲同心圓環(huán)rj=ftgi1f為透鏡的焦距▲條紋級次：d0

一定時，j?d?i1?jr中間級次最高▲波長對條紋的影響：?d?i1?jr長波長的光靠近環(huán)心

·L2

fP0n1n1n2

>n1

i2A

CD·a2a1Si1i1i1i1··B·

j+1j||

r環(huán)36

·L2

fP0n1n1n2

>n1

i2A

CD·a2a1Si1i1i1i1··B·

j+1j||

r環(huán)▲d0變化,條紋的特征

j級對應i2

j+1級對應i2'

相減因為37▲d0變化,條紋的特征

j級對應i2

j+1級對應i2'

相減因為d0連續(xù)增大,對第j級條紋,保持一定cosi2減少,i2增加,

條紋向外移動▲

d0連續(xù)增大,條紋向?移動d0增大條紋向外移動反之,當厚度減小,條紋向中心移動.最后在中心消失.中心處cosi2=1,每消失一個條紋,厚度的變化為38▲

透射光干涉透射光光程差：和反射光的干涉花樣互補但透射光干涉條紋可見度很低。

為什么?DEd0連續(xù)增大,對第j級條紋,保持一定cosi2減少,i2增加,

條紋向外移動▲

d0連續(xù)增大,條紋向?移動d0增大條紋向外移動反之,當厚度減小,條紋向中心移動.最后在中心消失.中心處cosi2=1,每消失一個條紋,厚度的變化為39i1

觀察等傾條紋，沒有光源寬度和條紋可見度的矛盾!fod0n1n1n2>n1面光源·r環(huán)P·i1二、單色面光源引起的的等傾干涉條紋·

面光源上不同點而

相同的入射光都將匯聚在同一個干涉環(huán)上（非相干疊加），因而面光源照明比點光源照明條紋明暗對比更鮮明。40（二）等厚干涉劈尖(劈形膜):夾角很小的兩個平面所構(gòu)成的薄膜.

劈尖干涉

a

n2

n1

n1

反射光1

反射光2

S*

單色平行光

·

12干涉條紋定域在薄膜上、下表面！1.裝置和光路2.明、暗紋條件：（明紋）（暗紋）412.明、暗紋條件：（明紋）（暗紋）設單色平行光線在A點處入射，膜厚為

d0

，a

反射光1

單色平行光垂直入射d0n1

n1

n2

·

A

反射光2▲反射光1、2疊加.要不要考慮半波損失？通常光線垂直入射：42在

n2,

定了以后,d只是厚度

d0

的函數(shù)。一個厚度d0，對應著一個光程差d，

對應著一個條紋

等厚條紋。設單色平行光線在A點處入射，膜厚為

d0

，a

反射光1

單色平行光垂直入射d0n1

n1

n2

·

A

反射光2▲反射光1、2疊加.要不要考慮半波損失？通常光線垂直入射：亮紋暗紋3條紋特點▲亮紋與暗紋等間距地相間排列1.在此問題中，棱邊處

是亮紋還是暗紋？d0j

d0j+1

（P.33,維納駐波實驗）

暗紋2.相鄰兩條亮紋對應的厚度d0j,d0j+1相差多大？在

n2,

定了以后,d只是厚度

d0

的函數(shù)。一個厚度d0，對應著一個光程差d，

對應著一個條紋

等厚條紋。亮紋暗紋3條紋特點▲亮紋與暗紋等間距地相間排列設相鄰兩條亮紋對應的厚度差為

d：d

l44有設條紋間距為l

有1.在此問題中，棱邊處

是亮紋還是暗紋？d0j

d0j+1

（P.33,維納駐波實驗）

暗紋2.相鄰兩條亮紋對應的厚度d0j,d0j+1相差多大？設相鄰兩條亮紋對應的厚度差為

d：d

l條紋分得更開，更好測量！注意膜厚增加時,條紋的移動方向

453.厚度變化時條紋的移動

思考：如條紋移動了“一格”，說明膜厚變化了多少?薄膜上表面面上移移動后條紋位置?移動前條紋位置干涉條紋的移動····jj-1jj+1？？46例題1-2n2玻璃襯底n3＜2d0BAn1λP41：題目略。解：等厚干涉,已知：i1=i2=0,n1=1,n2=2.20,j=15-1=14,λ=632.8nm所以，由干涉相消公式分析：1、屬等厚干涉；2、由于n1＜n2，所以上表面有半波損失，又n2＞n3所以下表面無半波損失，故：有額外程差-λ/2；3、已知暗紋情況，所以選用干涉相消公式。代入已知數(shù)據(jù)47例1已知：用波長

照相機鏡頭n3=1.5,其上涂一層

n2=1.38的氟化鎂增透膜，光線垂直入射。問：1.若反射光相消，干涉的條件中取j=1，膜的厚度為多少？2.此增透膜在可見光范圍內(nèi)有沒有增反？解1:因為

，所以反射光經(jīng)歷兩次半波損失。反射光干涉相消的條件是：代入j和

n2

求得：可見光波長范圍390~760nm波長412.5nm的可見光有增反

結(jié)果

解2：反射光干涉相長的條件：思考：若

n2>n3

會得到什么結(jié)果？為什么望遠鏡的鏡片有的發(fā)紅，有的發(fā)藍？

48例2:

如圖所示，在折射率為1.50的平板玻璃表面有一層厚度為300nm，折射率為1.22的均勻透明油膜，用白光垂直射向油膜，問：1)哪些波長的可見光在反射光中產(chǎn)生相長干涉?2)哪些波長的可見光在透射光中產(chǎn)生相長干涉?3)若要使反射光中λ=550nm的光產(chǎn)生相干涉，油膜的最小厚度為多少?解：(1)因反射光之間沒有半波損失，由垂直入射

i=0，得反射光相長干涉的條件為j=1時

紅光

j=2時

故反射中只有可見光的紅光產(chǎn)生相長干涉.

紫外

d49(2)對于透射光，相長條件為：

j=1時

紅外

j=2時

青色光

(紅光的補色)

j=3時

紫外

(3)由反射相消干涉條件

：

顯然

j=0所產(chǎn)生對應的厚度最小，即

50[例3]在白光下，觀察一層折射率為1.30的薄油膜，若觀察方向與油膜表面法線成300角時，可看到油膜呈藍色(波長為4800A),試求油膜的最小厚度，如果從法向觀察，反射光呈什么顏色?解:需考慮額外程差。根據(jù)明紋條件j=1時有從法向觀察，i=0:j=1時：j=2時：----綠色光----紫外光，不可見51作業(yè)：

7,8,11;9,10,12作業(yè)

：

7,8,11;9,10,12

為學應須畢生力，攀高貴在少年時。

——蘇步青521.儀器結(jié)構(gòu)2.

工作原理▲光束1′和2′發(fā)生干涉M2

1

1

2

2

S

半透半反膜

M1

M2

G1

G2

E

補償板

（三）

邁克耳孫干涉儀光路▲

M1、M2′兩表面形成虛膜（空氣層n2=1）。

G1半透半反膜在G1下表面上。G2M1M253▲簡化光路：M2

1

1

2

2

S

M1

M2

M2

1

1

2

2

S

半透半反膜

M1

M2

G1

G2

E

補償板

▲

M1、M2′兩表面形成虛膜（空氣層n2=1）。

▲若M1、M2′平行

等傾條紋M2

1

1

2

2

M1

M2

f屏幕n2i1MSL相當于54▲若M1、M2′平行

等傾條紋M2

1

1

2

2

M1

M2

f屏幕n2i1MSL相當于用邁克耳孫干涉儀觀察等傾條紋▲若

M1、M2′有小夾角

等厚條紋a

n2

n1

n1

反射光1

反射光2

S*

·

12十字叉絲

等厚條紋

55用邁克耳孫干涉儀觀察等傾條紋▲若

M1、M2′有小夾角

等厚條紋a

n2

n1

n1

反射光1

反射光2

S*

·

12十字叉絲

等厚條紋

56實驗儀器

觀察屏分光板補償板全反鏡粗調(diào)手輪細調(diào)手輪豎直調(diào)節(jié)螺絲水平調(diào)節(jié)螺絲分析

573光程差上節(jié)，薄膜干涉光程差▲光程差計算∵M2′M1為虛薄膜，n1=n2=1∴光束

a2′和

a1′無半波損失且入射角i1等于反射角i2▲極值條件相長相消▲若

M2平移d時，干涉條移過

N條，則有:可觀測到l/20的量級（nm）!58▲極值條件相長相消▲若

M2平移d時，干涉條移過

N條，則有:可觀測到l/20的量級（nm）!4.應用等傾條紋：

條紋變粗，向中心收縮，稀

條紋變細，從中間冒出，密

d每增或減λ/2時，δ變化λ，位相差變化2π，中心點的光強就有一次亮暗變化。δ0=2d隨著，條紋對比度當d增至δ超過光波的相干長度時，干涉條紋完全消失?！獪y量相干長度59例在邁克耳孫干涉儀的兩臂中分別引入10厘米長的玻璃管A、B，其中一個抽成真空，另一個在充以一個大氣壓空氣的過程中觀察到107.2條條紋移動，所用波長為546nm。求空氣折射率解：設空氣的折射率為n相鄰條紋或說條紋移動一條時,對應光程差的變化為一個波長,當觀察到107.2條移過時，光程差的改變量滿足：邁克耳孫干涉儀的兩臂中便于插放待測樣品，由條紋的變化測量有關參數(shù)。精度高。

例[1-4]：計算通過G2內(nèi)的光程差轉(zhuǎn)動前轉(zhuǎn)動后設條紋移動了N條（條）光程改變：61(四)牛頓環(huán)平行光入射,平凸透鏡與平晶間形成空氣劈尖.平晶S

分束鏡

M

顯微鏡0平凸透鏡.

▲實驗裝置示意圖暗環(huán)

d

▲光程差(任意位置的厚度為d

)(1)(2)明環(huán)：62聯(lián)立上兩式暗環(huán)明環(huán)暗環(huán)

d

(1)(2)明環(huán)：▲光程差(任意位置的厚度為d

)▲討論(1)

透鏡中心(d=0)光程差暗斑(2)

對暗環(huán)外環(huán)

j值大，與等傾條紋相反

63···/2/2j=123j=123(3)相鄰兩環(huán)的間隔為(對r求導):內(nèi)疏外密,與等傾條紋相同聯(lián)立上兩式暗環(huán)明環(huán)▲討論(1)

透鏡中心(d=0)光程差暗斑(2)

對暗環(huán)外環(huán)

j值大，與等傾條紋相反

64(4)實用的觀測公式

···/2/2j=123j=123(3)相鄰兩環(huán)的間隔為(對r求導):內(nèi)疏外密,與等傾條紋相同暗環(huán)jj+m(4)實用的觀測公式

暗環(huán)jj+m（5）復色光入射彩色圓環(huán)（6）透射光

與反射情況互補66（7）動態(tài)反應：連續(xù)增加薄膜的厚度,視場中條紋縮入.與等傾條紋情況相反

!（5）復色光入射彩色圓環(huán)（6）透射光

與反射情況互補薄膜上表面面上移移動后條紋位置?移動前條紋位置····jj-1jj+1···/2/2j=123j=12367壓環(huán)外擴：要打磨中央部分壓環(huán)內(nèi)縮：要打磨邊緣部分(8)

牛頓環(huán)在光學冷加工中的應用每一圈對應

厚度差（因為

n=1）暗環(huán)例題1當牛頓環(huán)干涉儀中透鏡與玻璃之間充以某種介質(zhì)時，第十條明紋的直徑由0.0140m變?yōu)?.0127m。求液體的折射率。68例題1當牛頓環(huán)干涉儀中透鏡與玻璃之間充以某種介質(zhì)時，第十條明紋的直徑由0.0140m變?yōu)?.0127m。求液體的折射率。解：充液體后：69例題2牛頓環(huán)裝置放在n=1.33的透明液體中，（玻璃的折射率大于1.33），R=300cm，=650nm，求（1）從中心向外數(shù)第十個明環(huán)處液體的厚度h10。（2）第十個明環(huán)的半徑。解：（2）（1）70§4干涉條紋的可見度

波的時間相干性和空間相干性一.干涉條紋的可見度（襯比度、對比度，相干度）雙光束干涉：

定義：

min

max

min

max

I

I

I

I

V

+

-

=

=1相干

=0不相干

<1部分相干

相干補充條件1：振幅相差不懸殊I

o

2

-2

4

-4

4I1

可見度好(V=1)可見度差(V<1)

I

Imax

Imin

o

2

-2

4

-4

71I

o

2

-2

4

-4

4I1

可見度好(V=1)可見度差(V<1)

I

Imax

Imin

o

2

-2

4

-4

二非單色性對干涉條紋的影響

1.單色光

理想模型、2.準單色光在某個中心波長(頻率)附近有一定波長(頻率)范圍

的光。設：光源

譜線寬度：00II0譜線寬度723.非單色性的對干涉條紋的影響以雙縫為例二非單色性對干涉條紋的影響

1.單色光

理想模型、2.準單色光在某個中心波長(頻率)附近有一定波長(頻率)范圍

的光。設：光源

譜線寬度：00II0譜線寬度復色光入射同一級波長長的遠離中心條紋寬度波長愈長寬度愈寬(1)先由入射，(2)由入射,(3)由入射,73dy0r0Pr10r2y0oII0I0

/2譜線寬度(1)先由入射，0的j級極大得到0的j級極大，(2)由入射,得到0－/2的j級極大，0－/2

0－/2的j級極大0+/2

(3)由入射,得到0+/2的j級極大，0+/2的j級極大0－/2的j+1級極大0+/2的j+1級極大S1S2j級j+1級如果再大些，會？740

1

2

3

4

5

6

0

1

2

3

4

5

I

y

-(/2)

+(/2)

合成光強

當?shù)牡趈級條紋和

的第j+1

級條紋重合時，條紋不可分辨。75設能分辨的干涉明紋最大級次為jM，則有：

級的條紋可見度為零與對應的光程差4.光譜重合條件

當?shù)牡趈級條紋和

的第j+1

級條紋重合時，條紋不可分辨。相干長度，由光源的單色性決定的產(chǎn)生可見度不為零的干涉條紋的最大光程差也可定義:兩列波能發(fā)生干涉的最大波程差叫相干長度。

：中心波長相干長度—三.時間相干性

相干長度：

兩列波能發(fā)生干涉的最大波程差.

光場同一點，不同時刻光振動的關聯(lián)程度76相干長度，由光源的單色性決定的產(chǎn)生可見度不為零的干涉條紋的最大光程差也可定義:兩列波能發(fā)生干涉的最大波程差叫相干長度。

：中心波長相干長度—三.時間相干性

相干長度：

兩列波能發(fā)生干涉的最大波程差.

光場同一點，不同時刻光振動的關聯(lián)程度因為：只有同一列的光才是相干的

所以：

最大光程差=相干長度=波列長度LSS1

S2

c1

c2

b1

b2

a1

a2

·

p

S1

S2

Sc1

c2

b1

b2

a1

a2

p

·

注:等代表波列只有同一波列分成的兩部分經(jīng)不同的光程再相遇時才能發(fā)生干涉

77波列長度

就是

相干長度，對應的時間就是

相干時間相干時間=波列壽命=譜線頻寬的倒數(shù)相干補充條件2：光程差不能太大SS1

S2

c1

c2

b1

b2

a1

a2

·

p

S1

S2

Sc1

c2

b1

b2

a1

a2

p

·

注:等代表波列只有同一波列分成的兩部分經(jīng)不同的光程再相遇時才能發(fā)生干涉

因為：只有同一列的光才是相干的

所以：

最大光程差=相干長度=波列長度L與如何統(tǒng)一？波列長度發(fā)光持續(xù)時間有限長波列具有一定頻寬等效單色性好，相干長度和相干時間就長，時間相干性也就好，我們就可以觀察到干涉級較大的條紋。78波列長度

就是

相干長度，對應的時間就是

相干時間相干時間=波列壽命=譜線頻寬的倒數(shù)與如何統(tǒng)一？波列長度發(fā)光持續(xù)時間有限長波列具有一定頻寬等效單色性好，相干長度和相干時間就長，時間相干性也就好，我們就可以觀察到干涉級較大的條紋。普通單色光：激光：

譜線寬度相干長度相干長度譜線寬度79S1d/2S2r0r0光源寬度為2ddSSS"0S0S’’0S'I非相干疊加+1S’1S’’yI合成光強Iy合成光強結(jié)論，條紋可見度下降1、光源寬度為2d四.光源線度對干涉條紋的影響

所以,

存在一個光源極限寬度d0

.2d

<

d0時,

才能觀察到干涉條紋.80yI合成光強0S”y+1S’0S0S’-1NS1d/2S2r0r0光源寬度為

2d

dSSS"0S0S”0S’I+1S’1S”2、臨界寬度d0

當光源寬度2d增大到某個寬度d0時，干涉條紋剛好消失：d0

光源的極限寬度光源的端點對應的干涉最大值與光源中點對應的干涉最小值重合時，V=0

.813、d0

計算如下：r1r0Pr2dS光源的端點對應的干涉最大值與光源中點對應的干涉最小值重合時，V=0

.do

r0

+1L

·

d

r2

r1

單色光源·

ySd(明紋)光源中點:

光源上端點:

(暗紋)光源的極限寬度

亦稱：臨界寬度

△y相干補充條件3：光源面積受限制82時，光源和為相干光源；時，和為非相干光源。*五.空間相干性

相干間隔光場不同點，同一時刻光振動的關聯(lián)程度若

d0和

r0一定，則要得到干涉條紋，必須：

相干間隔

dmax

越大,光場的空間相干性越好空間相干性與光源

面積、距離有關時間相干性與光源的

單色性

有關小結(jié):

相干性：空間任意兩點光振動的關聯(lián)程度。

a.振幅比；

結(jié)論決定干涉條紋可見度的因素有：b.光源的寬度；

c.光源的單色性.

要實現(xiàn)干涉

必須

對光波

必須：

83空間相干性與光源

面積、距離有關時間相干性與光源的

單色性

有關小結(jié):

相干性：空間任意兩點光振動的關聯(lián)程度。

a.振幅比；

結(jié)論決定干涉條紋可見度的因素有：b.光源的寬度；

c.光源的單色性.

要實現(xiàn)干涉

必須

對光波

必須：

光的相干條件:

1.必要條件：

(1)頻率相