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文档简介
1、3、两列光波的叠加,:光矢量,光强分布:,非相干光:,I =I1+I2 非相干叠加,完全相干光:,相长干涉(明),(k = 0,1,2),相消干涉(暗),(k = 0,1,2),一 杨氏双缝干涉实验,光程差,减弱,相长干涉(明),(k = 0,1,2),12.3 光的时空相干性,一、光的非单色性,1、理想的单色光,2、实际光束: 准单色光,光强降到一半时曲线的宽度 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。,(1)自然宽度,Ej,Ei,Ei,3、造成谱线宽度的原因,(2) 多普勒增宽,(3) 碰撞增宽,Ej,二、非单色性对干涉条纹的影响,设能产生干涉的最大级次
2、为kM ,,又,则有,三 、相干长度与相干时间,1、相干长度,两列光波能发生干涉的最大光程差叫相干长度。,:中心波长,才能发生干涉。,波列长度就是相干长度:,相干长度,能干涉,不能干涉,只有同一波列,分成的两部分,,经过不同的路,程再相遇时,,普通单色光:,激光:,(实际上,一般为10 -1 101m),(理想情况),光通过相干长度所需时间叫相干时间。,2、相干时间,的长短来衡量的。,光的单色性好,,相干时间,时间相干性也就好。,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),相干长度和相干时间就长,,四、空间相干性的概念,光源宽度对干涉条纹对比度的影响,1、
3、极限宽度,当光源宽度b增大到某个宽度b0时,,纹刚好消失:,干涉条,D d :,R b0 、d :,b0称为光源的极限宽度,,其计算如下:,此时L端的一级明纹中心在,一级明纹:,为观察到较清晰的干涉条纹通常取,d,D,R,极限宽度,b0,相干孔径角:, 0 越小空间相干性越好。,在0 范围内的光场中,正对光源的平面上 的任意两点的光振动是相干的。,普通单色光源分波面干涉受到光源宽度的限制,,不受以上限制。, d0 对光源中心的张角。,存在条纹亮度和对比度的矛盾。,而激光光源则,2、相干孔径角,L,薄膜干涉,反射光的光程差,加 强,减 弱,相长干涉(明),(k = 0,1,2),透射光的光程差,
4、注意:透射光和反射光干涉具有互 补 性 ,符合能量守恒定律.,一、点光源照明时的干涉条纹分析,L,f,P,0,r环,r,A,C,D,2,1,S,光束1、2的光程差:,得,膜厚均匀(e不变),又,B,等倾条纹,或,明纹,暗纹,形状:,一系列同心圆环,r环= f tg i,条纹间隔分布:,内疏外密(为什么?),条纹级次分布:,内高外低,波长对条纹的影响:,膜变厚,环纹扩大:,i相同的光线对应同一条干涉条纹 等倾条纹,即倾角,当k ( k) 一定时,,i也一定,,等倾条纹照片,形状:,一系列同心圆环,条纹间隔分布:,内疏外密,条纹级次分布:,内高外低,二 、面光源照明时,干涉条纹的分析,只要 i 相同,都将汇聚在同一个干涉环上,(非相干叠加),,因而明暗对比更鲜明。,观察等倾条纹的光路和实验装置,对于观察等倾条纹,没有光源宽度和条纹,对比度的矛盾 !,例题,白光照
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