光学(第三章--分波前干涉和空间相干性)ppt课件.ppt

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1、光学2008年10月参考教材赵凯华编著：新概念物理学《光学》空间相干性和时间相干性分波前干涉法分振幅干涉法将点光源的波前分割为两个部分，使之分别通过两个光组，经折射、反射或衍射后再交迭起来。当满足一定条件时，在一定区域发生干涉。当一束光入射到两种介质分界面上时，光振幅将被分解为反射分量和折射分量，使之分别通过两个光组，经折射、反射或衍射后再交迭起来。当满足一定条件时，在一定区域发生干涉。由于光源各个点的发光是随机的，同时每一个点发的光波的波列的长度是有限的，这样都会影响光的干涉。光场的空间相干性与扩展光源各个点的发光性质有关，时间性与某个光点发光性质有关。第四节分波前

2、干涉与光的空间相干性1．分波前干涉的光强分布和条纹的特征光强分布：两个点光源干涉傍轴近似时位相差：式中d为参与干涉的两个点光源间的距离，D是参与干涉的两个点光源与观察屏之间的距离，x'是观察屏P点的坐标条纹间隔：问题：对于各种分波前干涉装置，d和D各是什么？第四节分波前干涉与光的空间相干性2．各种分波前干涉装置杨氏双孔干涉参数：双孔间隔d，双孔与观察屏的距离D点光源与双孔距离R第四节分波前干涉与光的空间相干性位相差光程差菲涅耳双棱镜干涉2．各种分波前干涉装置参数：棱角点光源与棱镜的距离B棱镜与观察屏距离C棱镜的偏向角：双象之间的距离d=？第四节分波前干涉与光的空间相

3、干性菲涅耳双面镜干涉第四章干涉的应用参数：点光源与双镜交线的距离r双像与观察屏的距离D2．各种分波前干涉装置一、分波前干涉原理双面镜的夹角双象之间的距离d=？劳埃镜干涉2．各种分波前干涉装置参数：点光源与反射镜的垂直距离a点光源与观察屏距离Dd点源与象之间的距离d=？注意：半波损失问题！！第四节分波前干涉与光的空间相干性3．光场的空间相干性1）光源的移动对干涉条纹的影响设光源移动s，R1和R2不再相等，光程差修订第四节分波前干涉与光的空间相干性R2R1r2r1与s有什么关系？假设s<

4、影响设光源移动s，R1和R2不再相等，光程差修订可以证明：第四节分波前干涉与光的空间相干性R2R1r2r1R3．光场的空间相干性1）光源的移动对干涉条纹的影响此时，在观察屏幕上干涉条纹有什么变化？零级发生在观察屏上什么的地方？第四节分波前干涉与光的空间相干性R2R1r2r13．光场的空间相干性1）光源的移动对干涉条纹的影响在观察屏幕上零级发生在：的地方，即：设此时零级在观察屏上位置为x，则有第四节分波前干涉与光的空间相干性R2R1r2r1R3．光场的空间相干性1）光源的移动对干涉条纹的影响第四节分波前干涉与光的空间相干性所以R2R1r2r1R3．光场的空间相干性1

5、）光源的移动对干涉条纹的影响第四节分波前干涉与光的空间相干性3．光场的空间相干性1）光源的移动对干涉条纹的影响若上述各个点光源同时存在，将会发生什么现象？当点光源扩展到多大的时候，干涉条纹消失？如果x等于干涉条纹的间距，s为多少？第四节分波前干涉与光的空间相干性3．光场的空间相干性2）光场的空间相干性形成对比度不为零的干涉条件：空间相干线度范围空间相干角度范围第四节分波前干涉与光的空间相干性如果光源的线度b已经确定，那么，双孔的间距为多少时才能产生干涉现象？假设两个点光源干涉时，A1=A2=A，干涉条纹分布可以写成位相差或干涉条纹对比度3．光场的空间相干性3）干涉

6、条纹的对比度与光场的空间相干性的关系第四节分波前干涉与光的空间相干性对于单色光源，设其在双孔方向的长度为b，观察屏上某点的干涉强度正比于所有点光源产生的干涉迭加：3．光场的空间相干性3）干涉条纹的对比度与光场的空间相干性的关系第四节分波前干涉与光的空间相干性干涉条纹的对比度：当对比度下降为零时，bd/R=1，此时：这就是产生干涉对面光源大小的要求3．光场的空间相干性3）干涉条纹的对比度与光场的空间相干性的关系第四节分波前干涉与光的空间相干性薄膜干涉的装置与特点一束光入射到透明媒质薄膜上，薄膜的上下两个表面对光的振幅分解，两个表面的反射光在空间相遇时将发生干涉；两个表

7、面的透射光相遇时也同样会发生干涉。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。1．薄膜干涉的概况第五节薄膜干涉等厚干涉的实现由于薄膜的厚度是不均匀，上下两个表面反射的光不平行，在相交的区域发生干涉产生干涉条纹干涉条纹的定域从薄膜表面附近一直延伸到无穷远当人眼观察薄膜时，看到的干涉条纹是薄膜表面附近的干涉条纹1．薄膜干涉的概况第五节薄膜干涉P1．薄膜干涉的概况等倾干涉的实现薄膜的厚度是均匀的，上下两个表面反射的