1-5干涉条纹的可见度_光场的相干性_投影稿

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1、1-5干涉条纹的可见度、光场的时间相干性和空间相干性I−ImaxminV=I+I一、干涉条纹的可见度maxmin1、可见度的定义可见度V的取值范围：∴0≤V≤1当I=I时，V=0maxminmin当I=0时，V=1minmaxI−Imaxmin条纹可见度定义为：V=Imax+Iminnextnext2II2I1I2改写为:V=21V=2、双光束干涉条纹的可见度I1+I21+I2I1对于满足相干条件的两束光形成的干涉条纹或：2I1/I2V=hh1+I1/I2假设A//A:则:I=I+I+2IIcos∆φ121212易见：I1=I2时，v=1可见

2、度最大I=I+I+2IImax1212III<

3、+I2−2I1I2cosθ因此粒子每次发出的光是有一定长度的波列。2I1I2∴V=cosθI1+I2I1=I2时，v=cosθ可见度最大nextnext1(2)波列对干涉条纹的影响(3)相干长度与光的单色性的关系杨氏实验中，遮光板分出的两列光属于同一个单色光可表示为：E(t,z)=Acos(ωt-kz+ϕ),波列，初位相差为0，满足相干条件。它在时间和空间上都是无限的。S实际光源发出的光的相干长度L都是有限的，因而都是非单色光，波长在λ附近，波长范围是∆λ。如果在观察屏相遇时仍是同一波列，就有干涉条纹；否则，干涉条纹会消失。L、∆λ即：光程差

4、≥波列长度时，干涉条纹消失关系？因而波列长度是一个衡量光场相干性能的量，称之为相干长度，用L表示。nextnext分析光源的非单色性对干涉条纹的影响假设光源为非单色点光源，因为双缝干涉条纹的宽度、位置均随波长变化，因而在观察屏上将产生彩色光谱：当(λ+∆λ/2)的第m级与(λ-∆λ/2)的第m+1级条纹重中央极大合时，光程差满足：δ=m(λ+∆λ/2)=(m+1)(λ-∆λ/2)2只与起始λ−∆λ/2λ⇒m=∴δ≈波长和∆λ∆λ∆λ有关表明：对于谱线宽度为∆λ的非单色光源，2λ当光程差≥时，条纹消失。∆λ2λ2L、∆λλλ-∆λ/2λ+∆λ/

5、2相当于非单色光源的相干长度。∴L=∆λ白光的光谱？next∆λ关系？nextλ2(4)光场时间相干性L=∆λ令：τ=L/c，称为相干时间单色性越好，相干长度就越长，条纹就越清晰。它是光通过相干长度所需要的时间。普通光源中，L和τ可以反映来自光源的两个不同时刻t1、t2的光振动到达空间某一点时是否相干:氪(Kr86)灯：λ=6057Å，∆λ=0.0047Å，L＝78cm∆t=

6、t−t

7、≤τ时，相干12氦氖激光：λ=6328Å，∆λ<10-7Å，L=40km。∆t=

8、t−t

9、>τ时，不相干12这种相干性称为时间相干性，也称为纵向相干性.next

10、next2三．光场的空间相干性*yδ=⋅dr⑴单色扩展光源的杨氏干涉条纹0杨氏干涉装置：s"d's"S'发出的光入射到S1、S2时已有光程差:d⋅r'0d'y∴到达点P的光程差为：δ=⋅dd+r'r00rr光源为单色扩展光源，光源线度为2d'，波列无限长。00极大条件：δ=jλyjd=λ−'0nextdr0'next当移动距离达到半个条纹rr时，干涉条纹消失。所以要yj=λ00−d'dr'看到干涉条纹，d'应满足：0rr100d'≤(λ)即S'处的点光源形成的极大r'2d0r值的位置下移:0d'r'r'002d'≤λd同理，S''处的点光源形

11、成的r'极大值的位置上移:r0λ0是光源直径的临界宽度。d'dr'0d↑,或r0'↓,或λ↓时，临界宽度下降nextr'2d'≤0λ⑵光场的空间相干性dr'实际光源既不是单色光源，也不是点光源，计如果d'给定，上式也可以改写成：0d≤λ2d'算得条纹消失时的公式应再乘上一个因子0.61：对于给定光源，d是可产生干涉条纹时双缝的最rr100d'应满足：d'0.61≤×λ()大间距。r'2d0这种在同一时刻，空间横向两点光振动之间的相干性，称为光场的空间相干性。r'2d'≤0.61×λ0dd'越小，d就越大，所以通常在光源与双缝之间，靠近光源处放

12、一个狭缝以减小光源的线度，提高光场的空间相干性，改善干涉条纹的可见度。作业:P.884nextnext3