光源相干长度的测量

1、 光源相干长度的测定光源相干长度的测定 孙国丹孙国丹 刘东琛刘东琛 周晓飞周晓飞 吾拉木江吾拉木江 小组成员小组成员 一，实验原理 二，实验内容 三，遇到的问题及改进 1概念分析概念分析 由光的相干性条件可知由光的相干性条件可知, 不同频率不同频率, 即不同波长的两束光产生非相干迭加即不同波长的两束光产生非相干迭加, 只有频只有频 率相同且有固定位相差的两束光才可能产生干涉率相同且有固定位相差的两束光才可能产生干涉. 实际的光源不可能辐射严格的单实际的光源不可能辐射严格的单 色光色光, 即使辐射最锐的谱线也具有一定的带宽即使辐射最锐的谱线也具有一定的带宽. 即实际的辐射是具有一定带宽即实际的辐

2、射是具有一定带宽, 波长分布在几波长分布在几 +范围内的准单色光带范围内的准单色光带 宽宽范围内的每种波长的单色光将形成各自的一套干涉条纹范围内的每种波长的单色光将形成各自的一套干涉条纹, 所有单色光干涉条纹所有单色光干涉条纹 的相加的相加, 形成总干涉条纹的强度分布形成总干涉条纹的强度分布. 对同一级的干涉条纹对同一级的干涉条纹, 由于由于的不同干涉极大将的不同干涉极大将 有不同的位置，有不同的位置，越长干涉极大将离开中心越远越长干涉极大将离开中心越远. 准单光在程差准单光在程差d/时时,产生非相干迭加产生非相干迭加.在在d/时产生部分相干迭加时产生部分相干迭加. 因此因此 lmax=d=/

3、就是能产生干涉的最大光程差就是能产生干涉的最大光程差, 这一长度叫做光源的相干长度这一长度叫做光源的相干长度. 相干长度就是光源所发出的波列在空间的持续长度相干长度就是光源所发出的波列在空间的持续长度. 实验原理实验原理 2原理分析原理分析 测量钠黄光想干长度，改变测量钠黄光想干长度，改变M 1 的位置的位置, 使我们刚刚能分辨出于涉图样使我们刚刚能分辨出于涉图样, 然后让然后让M l 向着靠近向着靠近M 2的方向移动的方向移动. 在此过程中会发现条纹逐渐变清楚、变在此过程中会发现条纹逐渐变清楚、变 宽宽, 并且干涉环是陷人干涉中心的并且干涉环是陷人干涉中心的, 直至直至M1, M 2 重合重

4、合, d =0 继续移动继续移动M1,干涉干涉 条纹逐渐变模糊、变窄条纹逐渐变模糊、变窄, 并且于涉环是从干涉中心涌出的并且于涉环是从干涉中心涌出的, 直至刚刚不能分辨直至刚刚不能分辨 出干涉图样出干涉图样. 整个过程整个过程M 移动的距离移动的距离L 为相十长度的二倍。测量白光相干长度时测量为相十长度的二倍。测量白光相干长度时测量 彩色条纹的总宽度，测量数据则为相干长度的两倍。彩色条纹的总宽度，测量数据则为相干长度的两倍。 实验原理实验原理 实验过程 1.利用透射光栅对相干长度进行测量，这是利用利用透射光栅对相干长度进行测量，这是利用d*sin=K, 测量测量 出连续光谱左右两端波长，即可利

5、用公式得出相干长度。出连续光谱左右两端波长，即可利用公式得出相干长度。 1 实验过程 利用牛顿环测量相干长度，先用钠光测出牛顿环的曲率半利用牛顿环测量相干长度，先用钠光测出牛顿环的曲率半 径，在测量连续光谱下干涉条纹最边缘半径，直接得出相干长径，在测量连续光谱下干涉条纹最边缘半径，直接得出相干长 度。度。 2 实验过程 利用迈克尔逊干涉仪测量相干长度。利用迈克尔逊干涉仪测量相干长度。 测量钠黄光，改变测量钠黄光，改变M1 , 的位置的位置, 使我们刚刚能分辨出于涉图使我们刚刚能分辨出于涉图 样样, 然后让然后让M l 向着靠近向着靠近M 2的方向移动的方向移动. 在此过程中会发现条纹在此过程中

6、会发现条纹 逐渐变清楚、变宽逐渐变清楚、变宽, 并且干涉环是陷人干涉中心的并且干涉环是陷人干涉中心的, 直至直至M1, M 2 重合重合, d =0 继续移动继续移动M1,干涉条纹逐渐变模糊、变窄干涉条纹逐渐变模糊、变窄, 并且于涉并且于涉 环是从干涉中心涌出的环是从干涉中心涌出的, 直至刚刚不能分辨出干涉图样整个过程直至刚刚不能分辨出干涉图样整个过程 M 移动的距离移动的距离L 为相十长度的二倍。为相十长度的二倍。 3 遇到的问题&应对方法 1.眼睛的观察存在极大误差眼睛的观察存在极大误差 此问题目前仍没有方法解决此问题目前仍没有方法解决 问题问题 应对方法应对方法 遇到的问题&应对方法 2.迈克尔逊干涉仪一开始打算找迈克尔逊干涉仪一开始打算找d=0那一点，但发现那一点，但发现 很难找到。很难找到。 利用条纹及彩色条纹出现与消失这两点，测出相干利用条纹及彩色条纹出现与消失这两点，测出相干 长度的二倍。长度的二倍。 问题问题 应对方法应对方法 遇到的问题&应对方法 3.白炽灯，白炽灯，LED灯亮度不太够。灯亮度不太够。 利用遮挡物反射，增强光源亮度利用遮挡物反射，增强光源亮度 问题问题 应对方法应对方法 遇到的问题&应对方法 4.在测量钠灯想干长度是明暗条纹总是会出现消失现在测量钠灯想干长度是明暗条纹总是会出现消失现 象交替出现，不易观察