干涉条纹的可见度课件.ppt

12.3 干涉条纹的可见度(Contrast of Interference Fringe),干涉条纹的可见度（对比度，反衬度）定义(Contrast),1,定义:,描述干涉花样的强弱对比,2, 决定对比度的因素：,振幅比，,光源的宽度,光源的单色性，,3,条纹最清楚,条纹模糊不清，不可分辨,条纹可见度差,一、对比度与振幅比的关系：,4,二、光源大小对干涉条纹的影响,结论 ，条纹可见度下降,1、光源宽度为b,14,2、临界宽度b0,当光源宽度b增大到某个宽度b0时，干涉条纹刚好消失：,b0 光源的极限宽度,15,r0 d：,r b0 、d：,b0 计算如下：,L点一级明纹：,此时L点的一级明纹的极大在 点的一级 极小 处,16,光源的临界宽度,注：这里的推导和教材不同，但更好理解bb0时，才能观察到干涉条纹； b=b0 时，条纹的可见度为零17,1801年杨氏双缝干涉装置中为什么要加上一个不透明的遮光板(称为光阑)?,3、空间相干性（Spatial Coherence）,当光源的极限宽度 确定时，对应的双缝之间的最大距离为,时，光源 和 为相干光源； 时， 和 为非相干光源空间相干性描述光场中光的传播路径上横向两点在同一时刻光振动的关联程度，又称为横向相干性。

18,在双缝干涉实验中，可以改变波长和缝间距得到清晰干涉条纹应用举例,由,有,设星体为相干光源，利用空间相干性可以测遥远的猎户座 星体的角直径,设观察双缝距离为d，使 ，则条纹消失19,利用干涉条纹消失测星体角直径,1920年12月测得：,猎户座 星 nm（橙色）,解析,a、理想的单色光,b、准单色光、谱线宽度,谱线宽度：,准单色光：在某个中心波长（频率）附近有一定波长 （频率）范围的光三、光源的非单色性对干涉条纹的影响,5, 自然宽度（由能级的宽度造成）,Ej,Ei,Ei,c、造成谱线宽度的原因：, 多普勒增宽（由光源的运动造成）, 碰撞增宽（碰撞可增加原子能级宽度）,Ej,6,知识补充,设能分辨的干涉明纹最大级次为jM ，则应有：,扬氏干涉,j 级条纹宽度,当 的 第 j 级条纹和 的第 j+1 级条纹重 合时，条纹不 可分辨级的条纹可见度为零,7,与 对应的光程差,相干长度（Coherent Length），由光源的单色性决定的、产生可见度不为零的、干涉条纹的最大光程差,也可定义两列波能发生干涉的最大光程差叫相干长度中心波长,相干长度,8,1、相干长度和波列长度之间的关系,光波列长度,一个原子一次发光只能发出一段长度有限、频率一定、振动方向一定的光波(波列）。

9,只有同一波列分成的两部分，经过不同的路程再相遇时，才能发生干涉和 经过不同的路程能再相遇，能干涉,和 经过不同的路程不能再相遇，不能干涉,相干条件：,相干长度和波列长度之间的关系,10,普通单色光：,激光：,谱线宽度,相干长度,相干长度,谱线宽度,10,普通光源,激光发光,一些光源的相干长度,12,光通过相干长度所需时间叫相干时间3、相干时间（Coherent Time）,光的单色性好，相干长度和相干时间就长，时间相干性也就好，我们就可以观察到干涉级较大的条纹相干时间 ,时间相干性的好坏，就是用相干长度m（波列长度）或相干时间 （波列延续时间）的长短来衡量的光波场的时间相干性和光源的单色性紧密相关,由于波列是沿光的传播方向通过空间固定点的，所以时间相干性是光场的纵向相干性。