最新光学3教学讲义PPT课件.ppt

《最新光学3教学讲义PPT课件.ppt》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、光学33.空间相干性(1)干涉场的可见度干涉场中各点有不随时间变化的振幅值，是定态光波场。为了描述光波场中光强强弱的对比，引入可见度的概念．我们定义可见度为：当条纹最清晰；当条纹消失.可见度可以定量地描述干涉条纹的清晰程度．在双光束干涉场中，光强为对于B点:零级极大位置：x＝Ｌb／２a,A,B的零级极大间距：Ｌb／a．这是各光源点的零级错开的最大距离,也是其他级次错开的最大距离.当条纹宽度恰等于Ｌb／a时条纹消失，干涉消失.因此，有干涉的条件是:４这条件要求就是说,　b增大到a／d时,Ｖ＝０．或者定义:是

2、有干涉的条件.叫做相干孔径角.由装置的尺寸决定.●若b已确定,则装置尺寸由下式决定●若装置尺寸已确定,则　b由b<决定.●当b=/4时,可见度达到0.96,这时条纹清晰可见.因此b为边沿光源点在P点产生的光程差的差.空间相干性就是描述光场中,在多大横向范围内提取来的两子波源S1,S2仍是相干的．这个范围大我们说空间相干性好，这个范围小，空间相干性差．右图中光源尺寸定,相干孔径角即确定,孔径角内的两点,距离愈近,相干性愈好.角外的两点不相干.§3.2薄膜干涉(等倾干涉)1.相干条件振幅反射比振幅透射

3、比返回n1、n2、n3为三种透明介质的折射率若根据电磁理论可算出（第五章）：波长为的单色光以i角入射到膜面上.膜上表面反射光和下表面的透射光，满足相干条件,具有相同频率、相同初相，振动方向基本相同.分别汇聚在无穷远处或焦平面上.比较各振幅的大小，可看出相干光强主要决定于1，2光的光程差.多光束干涉可以作为双光束处理.透射光中相邻光束的强度差大，不能按双光束处理，反射光的干涉与投射光干涉互补.反射光中各光束的振幅:1,2两光波在相遇点的相位差由上下表面反射的两光束光程差决定.2.光程差公式证明光程差公式3.

4、斯托克斯倒逆关系比较两种情况有:{即{(斯托克斯倒逆关系式)斯托克斯关系式表示从界面上表面的反射光和从界面下表面的反射光，振幅相等，相位相反.两束同频率光波,一个由光密媒质射向光疏媒质,另一个由光疏射向光密媒质．若在入射点处两光同相位，则反射时两光在该点反相位，即有的相位突变.负号的意义:{光从光密媒质反向光疏媒质时,反射光在入射点处多走了半个波长.光程差公式：我们规定:因此在计算１,２两光的相位差时，应计入这变化．我们认为的相位变化，是由于光在该处少走了(或多走了)半个波长的光程.式中±/2项的正负

5、与薄膜及所在介质的折射率有关大中小小中大大小大小大小规定:••••返回4.相干光强极值条件相干光强:(1)当cos=1，＝２k，＝k时，(2)当cos=-1，＝(2k+1)，光强取得极小值，为相干减小．讨论:光强取得极大值，为相干加强；=(k+1/2)时，(式中k＝±1,±2,±3,…)1、2两光束的光程差为（明条纹中心）（暗条纹中心）由于所以最小光强可视为零.可见度V=1.0．5.等倾干涉条纹的特征等倾干涉明条纹中心满足具有相同倾角的光线,会聚在无穷远处(或焦平面上)的同一条干涉条纹上

6、，条纹的形状为具有相同倾角的点的轨迹．(1)(2)图薄膜干涉，透射光干涉光强图样与反射光干涉图样互补．图(3)反射光强分布透射光强分布薄膜透镜观察等倾圆条纹的装置焦平面单色点光源·半反半透膜人眼直接看膜面时,由于视场角小,因此一般仅能看到一级等倾条纹.若光源为白色,人眼在不同的反射方向上,会看到不同颜色的干涉极大.§3.3薄膜干涉(等厚干涉)等厚干涉虚干涉由于厚的且厚度不等的膜,空间相干性和时间相干性极差.所以我们只讨论膜很薄的情况.表面干涉光程差为很小，QA=QC,[QA]-[QP]=-[CP]=-n1(

7、AP)sini1=-n2(AP)sini表面干涉ABCi1iQ可以证明,厚度不等的薄膜,干涉条纹的变化与倾角的变化关系不大,主要取决于厚度的变化.又由于通常只讨论光束垂直入射的情况.因此,光程差公式可以简化．（明条纹中心）（暗条纹中心）等厚干涉条纹的形状为等厚点的轨迹形状.1.尖劈空气中两块平板玻璃,组成一空气膜尖劈.波长为的单色光垂直入射到尖劈表面.在膜的表面附近,可以观察到与棱边平行的直条纹.棱边是暗纹中心.尖劈干涉光程差公式：（明条纹中心）（暗条纹中心）对前式两边微分,得上式为相邻两条纹对应的膜厚度

8、差.对任何形状膜的等厚干涉都适用.条纹间距公式:若膜折射率不为n，上面两公式应分别为条纹中疏边密,中心Ｏ点为暗纹中心.2.牛顿环平凸透镜将凸面放置在平板玻璃上．透镜凸面半径米的量极，与平板玻璃之间形成很薄的空气隙．光垂直入射到透镜的平面上形成同心圆形干涉条纹条纹．返回明文中心满足暗纹中心满足由几何关系得d很小,略去d2,得图明条纹半径为:暗条纹半径为:牛顿环干涉条纹中心是暗纹,边沿级次高,靠中心级次低．白光作光源