天津财经大学任国兰马克思概论课件第二章

《天津财经大学任国兰马克思概论课件第二章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、3-4光的相干性(Coherenceoflight)3-4-1光源的发光机制普通光源的原子自发发光，各原子相互独立地、随机地发射光波阵列。不同原子所发出的波列之间无固定的位相差。不同原子发出的光波之间的相干性每个原子不同时间发出的光波之间的相干性时间相干性空间相干性13-4-2时间相干性(Temporalcoherence)原子发出有限长度的波列平均长度相干长度Lc(Coherencelength)S1S2PLcr1r2r1-r2图示：光程差和相干长度干涉条纹出现的条件：光程差D<相干长度Lc光程差Dc=相干长度

2、Lc时干涉条纹刚刚消失为何用单色光源？2Young’s干涉中：不同波长的条纹错开和波长差越大，错开越厉害；光程差越大（干涉级数越高），错开越厉害红光蓝光x3l1l2第k级条纹错开4总光强分布曲线0级1级2级-2级-4级-3级3级-1级4级各个波长光强分布曲线x5ll1l2I(l)图示：光源的连续光谱l2l1x观察到的连续光谱的干涉条纹6条纹刚刚消失时的条件：条纹错开间距：l1l2x第k级条纹错开第k级条纹的位置：条纹周期错开间距＝（＝）7条纹刚刚消失时的光程差：相干长度：线频率另一种形式定义相干时间8一些常用光源

3、的相干长度光源平均波长线宽Dl相干长度LcHe-Ne激光633nm10-3~10-4nm<105mm546nm1nm<0.3mm白光550nm300nm<1um高压汞灯钠光灯589nm0.6nm<0.6mm9无干涉条纹S（孔）3-4-3空间相干性(Spatialcoherence)S2S1S（单缝）图示：Yong’s实验中狭缝（孔）S的作用10狭缝S宽度的影响：光源上不同点形成的干涉条纹相互错开，导致条纹对比度下降从光源（或狭缝）上不同点发出的光波经S1和S2到达P点有不同的光程差。11考虑狭缝宽度时的光程差:实

4、验满足近似条件S1S2dr’1r’2lMNbLPr1r2其中x12M点到P点的光程差：由M点发出的两光波的干涉亮条纹：对应于M点的亮条纹的位置：零级条纹的位置：同样对于N点也有：和13M、N点条纹错开的距离：其它点的条纹介于M点和N点的条纹之间零级条纹位置：14光源：干涉条纹分布：合成光强分布：xx15杨氏实验中狭缝S宽度对干涉条纹的影响16可见度决定于错开间距OMON与条纹周期的相对大小和17图示：条纹可见度决定于条纹错开距离和条纹宽度e的相对比例V18条纹消失时光源宽度b的临界值：（）当光源宽度或狭缝S的宽度

5、b固定时，双缝的临界间距：dc-----光源的相干宽度(coherencewidth)q--光源的角宽度qblS1S2d19例1：600nm的光源直径b=1mm,1m外的相干宽度为：例2：地面上看太阳的角宽度LS1S2dxSr1r2Plb20图示：Michelson测星干涉仪21例3：Michelson第一个用星体干涉仪测出了参宿四--猎户座a星(红色超巨星)的角直径对应的dc~50mm例4：Michelson用星体干涉仪找到多个双星，其中测出御夫座的a星(五车二Capella)为双星，角距离两星相距约12,60

6、0万公里距地球约45光年2223LS1S2dxSr1r2Plb光源的空间相干性光源的时间相干性IX243-5实现干涉的途径将一个光源的一束光波分割成两束或多束，使其重新相互交会，在交会区域可能产生干涉条纹.波前分割法振幅分割法光波的分割方法：253-5-1波前分割法(Wavefrontsplitting)图示:Young干涉中的波前分割SS1S226非定域条纹(nonlocalizedfringe)波前分割双光束干涉Fresnel双面镜Fresnel双棱镜Lloyd镜Billet对剖透镜273-5-2振幅分割法(

7、Amplitudesplitting)—薄膜干涉1.薄膜表面的反射和折射nn’aatarnn’aat’ar’反射系数透射系数关系式：28A反射系数透射系数iiq29图示：薄膜表面的反射和折射对透明薄膜，入射角不太大时，反射率较小23411’2’3’4’aaratatt’atr’atr’2atr’t’atr’2t’atr’3atr’3t’atr’4atr’4t’nn’n’3011’23454’3’2’透明薄膜的反射光之间干涉主要考虑1和2之间的双光束干涉同理，透射光的干涉也近似为双光束干涉例如，透明玻璃对透明薄膜入

8、射角不大时，反射率很小(m>=2)I0=a231相干长度Lc(Coherencelength)S1S2PLcr1r2r1-r2干涉条纹出现的条件：光程差D<相干长度Lc光程差Dc=相干长度Lc时干涉条纹刚刚消失32aarnn’atnn’arnn’at逆向光逆向光光路可逆性原理artarratr’att’aarnn’atarrarnn’atartatr’att’返回33