最新《光的相干性》PPT课件幻灯片.ppt

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1、《光的相干性》PPT课件3.5.1光的相干性(Coherenceoflight)在前面讨论光的干涉实验时，引入了表征干涉程度的参量—条纹可见度V。(1)当V=1时，条纹最清晰，表示光束完全相干；(2)当V=0时，无干涉条纹，表示光束完全不相干；(3)当0

2、干性假设是以S为中心的扩展光源SS，则可将其想象为由许多无穷小的元光源组成，整个扩展光源所产生的光强度便是这些元光源所产生的光强度之和。若考察干涉场中的某一点P，则位于光源中点S的元光源(宽度为dx)在P点产生的光强度为1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性I0dx是元光源通过S1或S2在干涉场上所产生的光强度；是元光源发出的光波经S1和S2到达P点的光程差。1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性对于距离S为x的C点处的元光源，它在P点产生的光强度为是由C处元光源发出的、经S1和S2到达P点的两支相干光的光程差。1.光源大小对条纹可见度的影响—光的

3、空间相干性由图中几何关系可以得到如下近似结果：1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性R1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性式中，=d/R是Sl和S2对S的张角。1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性因此R所以，(138)式可写为1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性第一项与P点的位置无关，表示干涉场的平均强度，第二项表示干涉场光强度周期性地随变化。1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性宽度为b的扩展光源在P点产生的光强度为由于第一项平均强度随着光源宽度的增大而增强，而第二项不会超过2I0/，所以随着光源宽度的增大，条纹可见度

4、将下降。1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性根据(140)式，可求得条纹可见度为1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性随着b的增大，可见度V将通过一系列极大值和零值后逐渐趋于零。2lb1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性当b=0、光源为点光源时，V=1；当0

5、纹可见度的影响—光的空间相干性时，通过S1和S2两点的光将不发生干涉，因而这两点的光场没有空间相干性。为光源的临界宽度。通常称1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性=d/R是Sl和S2对S的张角。当光源宽度不超过临界宽度的1/4时，由(141)式可计算出这时的可见度V>0.9。此光源宽度称为许可宽度bp，可以用这个许可宽度来确定干涉仪应用中的光源宽度容许值。1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性对一定的光源宽度b，通常称光通过Sl和S2恰好不发生干涉时所对应的这两点的距离为横向相干宽度，以dt表示，1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性=d/R或以

6、扩展光源对O点(S1S2连线的中点)的张角表示1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性如果扩展光源是方形的，则由它照明平面上的相干范围的面积(相干面积)为1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性理论上可以证明，对于圆形光源，其照明平面上横向相干宽度为相干面积为1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性例如，直径为1mm的圆形光源，若=0.6m，在距光源1m的地方，由(147)式算出的横向相干宽度约为0.7mm。因此，干涉装置中小孔S1和S2的距离，必须小于0.7mm才能产生干涉条纹。而与此相应的相干面积Ac0.38mm2。又如，从地面上看太阳是一个角直

7、径=0.32=0.009弧度的非相干光源，若认为太阳是一个亮度均匀的圆盘面，且只考虑=0.55m的可见光，则太阳光直射地面时，它在地面上的相干面积是直径约为0.08mm的圆面积。1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性当b和给定时，凡是在该孔径角以外的两点(如S1和S2)都是不相干的，在孔径角以内的两点(如S1和S2)都具有一定程度的相干性(如图所示)。Rb1.光源大小对条纹可见度的影响—光的空间相干性公式表示相干孔径角c与光源宽度b成反比，并称该式为空间相干性的反比公式。