1.4干涉条纹的可见度--相干性

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1、1.4干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性1.4.1干涉条纹的可见度（对比度，反衬度）(contrast)定义描述干涉花样的强弱对比▲令▲决定可见度的因素：振幅比，光源的宽度光源的单色性讨论若V大，则条纹清晰，明暗分明；若V小，则条纹模糊，反差小。●若条纹最清楚●若条纹模糊不清，不可分辨I02-24-44I1可见度好(V=1)IImaxImin02-24-4可见度差(V<1)●若条纹可见度差可见度与振幅比的关系：▲光的非单色性1、理想的单色光、2、准单色光、谱线宽度谱线宽度：准单色光：在某个中心波长（频率）附近

2、有一定波长（频率）范围的光。00II0谱线宽度1.4.2光源的非单色性对干涉条纹的影响合成光强设能分辨的干涉明纹最大级次为jM，则应有：+123456012345x0I为谱线的宽度设：为光源的波长扬氏干涉零级条纹重合j级条纹,宽度当的第j级条纹和的第j+1级条纹重合时，条纹的可见度降为零V→0,条纹不可分辨。级的条纹可见度为零.当波长为（λ+△λ）的第j级与波长为λ的第（j+1）级条纹重合时，条纹的可见度降为零,V→0。(如下图所示)与对应的光程差该式表明:由光源的单色性决定的产生可见度不为零的干涉条纹的最大光程差.通常称为相干长

3、度也可定义两列波能发生干涉的最大波程差叫相干长度。：中心波长相干长度—物理意义：a、当光程差光波单色性越好（△λ越小）所允许的δmax越大，即在光程差比较大的地方也能观察到V高的条纹，δmax又称相干长度,(波列长度）L=δmax时V→0,条纹消失时V→1,条纹清晰当两列相干光波在相遇点的光程差不得大于光波波列的长度。即：δ

4、单色性），所以只有在δ=0的地方附近才能看到白光干涉条纹1.4.3.时间相干性：1.定义：由单色光频宽△γ或△λ或者说由原子一次持续发光时间△t所决定的光波的相干性称之为光源的时间相干性。2.波列长度:光源的单色性好，光源的谱线宽度△λ就小，波列长度就长，所允许的δmax就大,即在光程差比较大的地方，仍能观察到v值较高的干涉条纹，就说这种光源的时间相干性好。考虑的是从同一发光点在同一次持续发生的时间△t内，不同时刻发出的同一波列上分出的两束光才是相干的。也即：两束相干光到达P点的相隔时间不得超过△t，光程差不得大于L。原子持续发光时间△t越长，光

5、源时间相干性越好。1.4.4光源线度对干涉条纹的影响S1d/2S2rr0光源宽度为bb/2LMN0M0N0LI非相干叠加+1L1NyI合成光强Iy合成光强结论，条纹可见度下降1、光源宽度为byI合成光强0Ny+1L0M0L-1NS1d/2S2rr0光源宽度为bcbc/2LMN0M0N0LI非相干叠加+1L1N2、临界宽度bc当光源宽度b增大到某个宽度bc时，干涉条纹刚好消失单色光相邻两条纹间距bc光源的极限宽度r0>>d：r>>bc、d：bc计算如下：△y/2+1LL点一级明纹：r1d0r0r·r2r1r2单色光源bc/

6、2xLM此时L点的一级明纹的极大在点的一级极小处1.4.5空间相干性普通光源的实际宽度范围必须满足光源的不同地方，在同一时刻，发出的光波能否相干或相干程度如何的问题，故称光源空间相干性。普通光源在同一时刻,不同部分发出的光波一般是空间不相干的，只有b

7、称光源空间相干性差。普通光源的空间相干性是很差的，必须对光源的线度加以限制。1.5菲涅耳公式1.5.1.菲涅耳公式：约定：S分量正方向垂直于入射面向外（沿+y方向）P分量正方向，由（传播方向）确定，在入射面内.公式：垂直入射时:1.5.2.半波损失解释：光波具有时空双重周期性:1º时间周期性：在某一点，每经T振动状态复原，位相相同，则（△t与△φ关系）2º空间周期性：在同一时刻，在光波前进光程上，每隔λ振动状态相同，位相相同2π，则:（δ与△φ关系）所以在光波前进方向上，每隔光矢量振动方向相反，即1.定义：若光在两种透明均匀介质界面上反射时，在反

8、射点，仅是由于反射过程，而不是在相隔半个波长的地方，就使得:在反射点O处，反射光矢量和入射光矢量振动共线反向，或者说在反射点反射光矢量相