物理光学教程课件光的干涉2

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1、波动光学WaveOptics第三章光的干涉分波面干涉分波面干涉装置按照分光方法不同，干涉装置可分为两类：分波面装置和分振幅装置典型的分波面干涉装置杨氏实验装置菲涅耳型分波面装置（双面镜、双棱镜、洛埃镜等）光栅等分波面干涉杨氏实验——分波面的双光束干涉S1和S2面积足够小，可以看作两球面波的干涉平行于z轴的平行等距直条纹——杨氏条纹分波面干涉——杨氏实验干涉强度和杨氏条纹性质（理想光源）光源S0位于y轴上近似条件：杨氏干涉光路满足菲涅尔近似条件分波面干涉——杨氏实验杨氏条纹强度分布设S1和S2在P点强度均等于I0干涉条纹是一组强度按余弦函数分布，方向与z轴平行的平行等距直条纹。

2、与两个平面波干涉图形基本相同。分波面干涉——杨氏实验杨氏条纹基本特性亮纹条件暗纹条件第m级亮纹位置沿x方向空间频率空间周期（条纹间距）m=0时，x=0零级亮纹位于观察屏中心分波面干涉——杨氏实验杨氏条纹反衬度只要观察距离d满足菲涅耳近似，在不同d值的平面上，杨氏条纹分布相似，反衬度不变V≡1。反衬度不随观察点位置变化，称为非定域条纹分波面干涉——杨氏实验干涉会聚角表示的条纹间距和空间频率干涉会聚角：菲涅尔近似条件下，在观察点处两条相干光线的夹角杨氏条纹间距平面波干涉空间周期分波面干涉——杨氏实验干涉强度和杨氏条纹性质（理想光源）光源偏离yz平面分波面干涉——杨氏实验杨氏条纹强

3、度分布设S1和S2在P点强度均等于I0零级亮纹位置分波面干涉——杨氏实验杨氏条纹强度分布特点光源S0是位于y轴上的理想光源时，杨氏条纹是一组强度呈余弦函数分布，全对比，平行于z轴的平行等距直条纹，零级条纹位于x=0处当光源S0在干涉装置的对称面内平移（沿方向）时，不改变光源空间的对称性，不影响S1和S2的初位相差，因此杨氏条纹不变当光源S0偏离干涉装置的对称平面，即沿轴平移一段距离时，将使S1和S2之间产生的初位相差，引起整组杨氏条纹向光源S0移动的相反方向平移分波面干涉——杨氏实验点光源下的杨氏干涉图形分波面干涉——杨氏实验双缝和双孔的区别分波面干涉——杨氏实验点

4、光源和线光源的区别平行于ｚ轴的线光源分波面干涉——杨氏实验线光源或双缝时的杨氏干涉图形分波面干涉——杨氏实验点光源和线光源的区别思考：如果线光源平行于ｘ轴分波面干涉其他分波面干涉装置菲涅尔双棱镜分波面干涉其他分波面干涉装置菲涅尔双棱镜分波面干涉其他分波面干涉装置菲涅尔双面镜分波面干涉其他分波面干涉装置菲涅尔双面镜分波面干涉其他分波面干涉装置洛埃镜分波面干涉其他分波面干涉装置洛埃镜分波面干涉其他分波面干涉装置比累对切透镜分波面干涉其他分波面干涉装置光栅分波面干涉装置（2003考研）图中所示菲涅耳双棱镜干涉装置。设棱镜顶角α＝10˚，折射率n=1.5，用波长λ=0.5μm的单色平

5、面波正入射照明，在棱镜距离l=2m的Π平面上观察：（1）写出两相干光波E1和E2在Π平面上沿x轴的复振幅分布（2）描述Π平面上干涉条纹的性质，如欲用感光胶片将干涉条纹记录下来，感光胶片的分辨率不能低于多少（单位:线/mm）（3）假设棱镜的尺寸不受限制，Π平面上共有多少条干涉条纹？分波面干涉实际光源的情形光源有一定几何尺寸和功率密度分布，用空间辐射功率密度函数S(,)表示——空间域扩展光源发射光波包含不止一个时间频率或波长，用光波电场振动函数E(t)或功率谱S’()表示——时间域的扩展光源的空间分布和时间分布特性，对杨氏条纹强度分布有何影响？实际光源对分波面干涉的影响光源

6、空间分布的影响实际光源对分波面干涉的影响光源空间分布的影响实际光源对分波面干涉的影响光源空间分布的影响整个面光源产生的合成杨氏条纹强度分布实际光源对分波面干涉的影响光源空间分布的影响可以导出，光源沿方向扩展时，每个宽度为的线光源形成一组杨氏条纹，各组杨氏条纹按强度叠加，合成杨氏条纹仍然是一组平行等距直条纹，条纹间距与理想光源情形一样，但反衬度不再为1，变为S(u)是S()的傅立叶变换干涉孔径角，表示在p点相干的两条光线离开光源时的夹角实际光源对分波面干涉的影响例如：杨氏干涉装置中若采用宽度为b的狭缝面光源，其辐射功率密度为其傅立叶变换则条纹反衬度若要求条纹反衬度V>=

7、0.9，可以求出允许的最大光源宽度、相干区尺寸、相干角度实际光源对分波面干涉的影响从扩展光源杨氏条纹合成的一般原理出发讨论：光源在ξ方向上扩展，该方向上光源尺寸为b则光源上边缘两点在x方向上错开的距离为而条纹间距时，两组条纹完全重合合成强度均匀分布，反衬度下降到0可以求出反衬度不为零所允许的光源尺寸若要求条纹反衬度V>=0.9，实际光源对分波面干涉的影响光源宽度对反衬度的影响实际光源对分波面干涉的影响光源光谱组成的影响合成杨氏条纹强度分布实际光源对分波面干涉的影响光源光谱组成的影响实际光源对分波面干涉的