干涉装置.光场的时空相干性

《干涉装置.光场的时空相干性》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、第三章干涉装置光场的时空相干性教学目标：1、掌握光的各种干涉装置和干涉仪，光的干涉现象及其应用。2、掌握分波前法，分振幅法。3、掌握光场的空间相干性和时间相干性概念。重点、难点：各种干涉装置和干涉仪的工作原理，光场的空间相干性和时间相干性。难点为光源宽度和非单色性对干涉条纹的反衬度的影响的分析,多光束干涉公式推导。第三章干涉装置光场的时空相干性当两个或两个以上位相差稳定，有相同振动方向、频率相同的单色光波在空间产生叠加时，叠加区域内将出现周期性的强度分布图象，这就是光的干涉。通常情况下光波不能自然地产生干涉，这是由光波的辐射方式决定的。

2、普通光源中每个原子或分子辐射光波具有随机性和独立性,因此，相干条件很难满足。为实现干涉，必须设法使其满足干涉的条件，因而设计了各种干涉的实验装置和干涉仪。这些装置实现干涉的方法可分为两类：分波前法和分振幅法。相干光的获得方法原则：“同出一源，分之为二”常用方法有：1.分波振面法：杨氏双缝干涉，菲涅耳双面镜和双棱镜、洛埃镜2.分振幅法：薄膜干涉分波阵面法振幅分割法s1光*s2源第三章干涉装置光场的时空相干性§1分波前干涉装置光场的空间相干性一、各种分波前干涉装置1、各种分波前干涉装置的共同特点和原理21(p)0SIP2

3、2(p)0SIIPP2(p)1(p)2SIIPSIP第三章干涉装置光场的时空相干性1、杨氏干涉装置prBs11rxs2dos2DDdDxdP2、菲涅耳双面镜光栏SSSW虚光源1、2dDM1xS1doDSMMx22W'dBCD已知：SM=B,MP=C所以：S1M=S2M=B很小2很小所以：两狭缝到M的距离记作B,D=B+C(BC)dB2Bx2B3、洛埃镜光栏EEpSp'1daQ'MLQS2DEDDxxd2a第三章干涉装置

4、光场的时空相干性二、条纹形状与间距DxdD是S1、S2所在的平面到屏幕的距离，d是S1、S2的间距离。(BC)对于非涅耳双面镜：x2B(BC)对于非涅耳双棱镜：x课下作业2(n1)BD对于洛埃镜：x2a第三章干涉装置光场的时空相干性三、干涉条纹的移动1、造成条纹移动的原因：光源的移动，装制结构的变动，光路中媒质的变化。第三章干涉装置光场的时空相干性2、探讨干涉条纹移动的方式：观察干涉场中一固定点，有多少条纹移过；或跟踪干涉场中某一级条纹，看它朝什么方向移动，移动了多少距离。3、干涉条纹移动数N与光程差改

5、变量的关系：(L)N第三章干涉装置光场的时空相干性4、杨氏实验中条纹位移与点源位移的关系：L(P')0RrRr11220RRrr1221dsRR12Rdxrr21DDxsR第三章干涉装置光场的时空相干性四、光源宽度对干涉条纹反衬度的影响任何光源总有一定的宽度；光源可以看着由许多不相干的点光源组成的；每一个电光源都有一套自己的干涉条纹；屏幕上的总强度是各套干涉条纹的非相干迭加；（再次迭加）迭加的结果对干涉的清晰度有利还是不利，不同情况要作具体分析。第三章干涉装置光场的时空相干性第三章干涉装置光场

6、的时空相干性当xx/2时，合成强度还有一定的反衬度，当xx时，干涉条纹完全消失。DRDxssxx(杨氏干涉条纹间隔)RDd则干涉条纹刚好完全消失时，RRDR（s）bxmax1DDddR光源的最大宽度:bb1d第三章干涉装置光场的时空相干性五、光场的空间相干性1、给定S1、S2位置，光源的宽度b达到b1时，由S1和S2发出的次波产生干涉条纹的反衬度下降为0，即S1和S2是完全不相干的。Rb1d第三章干涉装置光场的时空相干性2、给定光源宽度b，它在照明空间中的波前上多大范围内取出的两个

7、次波源S1和S2还是相干的？这就是所谓的光场的空间相干性问题。Rb1dRdb第三章干涉装置光场的时空相干性R相干范围的横向线度：db空间相干反比公式：b0d孔径角：0R第三章干涉装置光场的时空相干性§2薄膜干涉（一）——等厚条纹分振幅法一、薄膜干涉概述薄膜干涉的装置与特点薄膜干涉可分为两种类型：等厚干涉：干涉条纹的变化是由于薄膜的厚度引起的，即薄膜厚度相同，干涉条纹相同。等倾干涉：干涉条纹的变化是由于入射到薄膜上光线倾角决定的，即入射角相同，干涉条纹相同。第三章干涉装置光场的时空相干性观察薄膜干涉的方法1、透镜

8、成像法B’A’AB（a）（b）D’C’D（c）（d）第三章干涉装置光场的时空相干性2、屏幕直接接收幕汞灯云母片第三章干涉装置光场的时空相干性二、薄膜表面的等厚条纹QiCn11PAihnBn2讨论条件：①