光源的相干性分析与应用工程光学课程设计
16页1、 工程光学课程设计论文题目 数字化分析光的相干性 学 院 物理与电子工程学院 光源的相干性分析与应用摘要:光的相干性是光学中的重要概念之一。相干效应可分为空间相干性和时间相干性,前者与光源的几何尺寸有关,后者那么与光源的相干长度或单色性带宽有关。迈克耳逊干预仪为测量时间相干性提供了一种方便的技术;空间相干性那么由杨氏双逢实验作出了最好的证明。实际上许多光源都不是理想的点光源,而是有一定的几何尺寸的扩展光源,产生的光不可能是单色的。一般来说,我们可以这样认为,对普通光源扩展光源的相干性分析,同时也适用于点光源,最深层的精髓没有发生变化。本文介绍了用MATLAB仿真杨氏双缝干预的实验,来数字化处理实验现象,以减少客观的误差对于整个实验的影响,方便同学们能够更好地了解。同时也着重介绍了迈克尔逊干预仪工作的根本原理,时间相干性的根本概念以及用不同光源为例,简单的说明光源的时间相干性的问题。根据光源的一些特性,还有一些具体的应用,激光具有单色性,相干性等一系列极好的特性。比方激光的应用。激光在未来的开展过程中,将会有更大的开展前景。关键字:时间相干性;MATLAB;空间相干性;迈克耳孙干预仪;激
2、光目 录第一章 引言.1第二章 理论根底.1 2.1 相干时间和相干长度.1 2.2 空间相干性.22.3 时间相干性.32.4相干性的描述.4 2.4 迈克尔逊干预仪的工作原理.4第三章 光源的相干性分析和应用.5 3.1 杨氏双缝干预与空间相干性.5 3.2 迈克耳孙干预仪与时间相干性.8 3.2.1干预条纹的可见度.8 3.2.2不同的光说明时间相干性.9 3.3应用.10第四章 全文总结.11 4.1 主要结论.11 4.2 主要创新点.12仿真代码.12参考文献.13 第一章 引言虽然光学是物理学中最古老的一门根底学科,但是在当前科学研究中依然活泼,具有很强的生命力和研究价值。从十七世纪开始,人们发现彩色的干预条纹并开始对其进行观察研究,一直以来以光的直线传播观念为根底的光的本性理论动摇了,从此开始进入了光的波动理论的萌芽期。十九世纪初,波动光学初步形成,产生了很多一系列的干预方面的理论,光源的时间和空间相干性概念也就是此刻被提出并引入了干预理论当中去的。相干性是光学中的重要概念之一。在一个干预系统内, 条纹的可见度是相干度的量在经典和传统的光学中, 相干性的物理含义是比较狭
3、窄的。直到1956 年, Harrbury Brown 和Twiss开创了一类新型的光学干预实验后,才打破了传统光学的局限性, 大大地开拓了相干性的物理含义。相干性一直是光学中最重要的概念,在普通光学中,关于相干性概念的描述被概括为三个相干条件: 频率相同的两光波在相遇点有相同的振动方向和固定的位相差; 两光波在相遇点所产生的振动的振幅相差不能悬殊; 两光波在相遇点的光程不能太大。将满足相干条件的光场称为相干光场。换言之,只有相干光场才能产生光的干预现象。 其中条件 是产生干预现象的必要条件;条件 和 是获得干预现象的补充条件。1归根到底,光场的相干性指的是场的位相关联的程度。关于光源两种相干性的一些研究,一般是基于迈克尔孙干预仪和杨氏双缝实验。光源的时间相干性是掌握光的干预和衍射现象的一个很重要的方面,它用相干长度和相干时间来表示。光源时间相干性主要是与干预现象中条纹的清晰度有着很大的关联。对于光源的空间相干性而言,在以准单色光源为主的光源,空间相干性对于干预条纹的影响较大,可以通过杨氏双缝干预来观察现象。第二章 理论根底2.1相干时间和相干长度光源的发光机制来看,任何光源所发射的光
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