4郭永康 光的干涉7.ppt

CH 4-7光源宽度对干涉条纹对比度的影响光源宽度对干涉条纹对比度的影响光场的空间相干性光场的空间相干性 部分相干性部分相干性 varation of fringe visibility with extended sourcespacial coherence and partial coherence4.7 光源宽度对干涉条纹可见度的影响光源宽度对干涉条纹可见度的影响 光场的空间相干性光场的空间相干性 部分相干性部分相干性单色光源的空间广延对光场呈现相干性影响单色光源的空间广延对光场呈现相干性影响光源的扩展光源的扩展——平面及三维平面及三维 一一一一. . . . 点光源位置移动对干涉条纹的影响点光源位置移动对干涉条纹的影响点光源位置移动对干涉条纹的影响点光源位置移动对干涉条纹的影响傍轴近似：傍轴近似：二二二二. . 光源宽度对干涉条纹对比度的影响光源宽度对干涉条纹对比度的影响光源宽度对干涉条纹对比度的影响光源宽度对干涉条纹对比度的影响设光源宽度为设光源宽度为blDI非非相相干干叠叠加加+1L0N0M0Lb/2t /2LMNS1S2xI合成光强合成光强0N x+1L0M0L-1N=Dλ/d 极限宽度极限宽度当当光光源源宽宽度度增增大大到到某某个个宽宽度度b0时时，，光光源源两两端端L和和N的的屏上条屏上条纹位纹位移移一个条纹间距一个条纹间距----干涉条纹刚好消失干涉条纹刚好消失如图：如图：L的的＋＋1级与级与N的的0级重合级重合( (一级明纹一级明纹) )o o  Dl+1L··d2d1 R1R2单色光源单色光源b /2··xL△△x /2N光源的极限宽度光源的极限宽度b2. 受双缝间距及位置限制受双缝间距及位置限制1. 时才能观察到干涉条纹时才能观察到干涉条纹对给定的对给定的 ，只要满足，只要满足在在任一观察屏上都可得到干涉条纹任一观察屏上都可得到干涉条纹*引入引入干涉孔径角干涉孔径角干涉孔径角与光源宽度成反比干涉孔径角与光源宽度成反比定量计算定量计算 条纹可见度与光源宽度的关系条纹可见度与光源宽度的关系的的光程差光程差在在P点叠加的光强为：点叠加的光强为：注意：注意：I0 ---- 单位光源宽度通过一个缝在屏上单位光源宽度通过一个缝在屏上P点产生的光强点产生的光强P点光强点光强积分得积分得令：令：光源临界宽度光源临界宽度光源宽度增加光源宽度增加衬比度减小衬比度减小光源宽度增为光源宽度增为 时时可见度为零可见度为零结论：结论：空间相干性空间相干性是光场中不同点在同一时刻的光振动的是光场中不同点在同一时刻的光振动的相关程度相关程度屏上干涉条纹可见度的屏上干涉条纹可见度的直观描述直观描述若两列波振幅相等若两列波振幅相等 相干程度相干程度条纹衬比度条纹衬比度( (对比度对比度) )完全相干完全相干完全非相干完全非相干部分相干部分相干例例1 在杨氏双缝实验装置中，已知在杨氏双缝实验装置中，已知求光源缝求光源缝 S 的许可宽度。

的许可宽度解：解：由光源的许可宽度由光源的许可宽度为了获得大于为了获得大于90%的可见度，光源缝宽不超过的可见度，光源缝宽不超过0.05mm例例2 试求菲涅耳双面镜的干涉孔径角已知双面镜的夹试求菲涅耳双面镜的干涉孔径角已知双面镜的夹角为角为l’，，双面镜交线到光源和屏的距离分别为双面镜交线到光源和屏的距离分别为10cm和和1m，，光源发出的光波长为光源发出的光波长为550nm，，试计算光源的临界试计算光源的临界宽度和许可宽度宽度和许可宽度解：解：S为光源面上一点为光源面上一点, ,从它发出从它发出的两束光经双面镜反射后交的两束光经双面镜反射后交于干涉场中于干涉场中PS1，，S2为为S经双面镜的像经双面镜的像P1，，P2为为P经双面镜的像经双面镜的像干涉孔径角：干涉孔径角：。