1-5 干涉条纹的可见度 光场的相干性_投影稿
11.光的相干性分波面干涉
《大学物理》练习题 No.11 光的干涉性 分波面干涉 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、选择题 1.真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的均匀透明媒质中，从A 点沿某一路径传播到B 点，路径的长度为l . A 、B 两点光振动位相差记为??, 则 [ C ] (A) 当l = 3 λ / 2 ,有?? = 3 π . (B) 当 l = 3 λ / (2n ) , 有?? = 3 n π. (C) 当 l = 3 λ /(2 n ) ,有?? = 3 π . (D) 当 l = 3 n λ / 2 , 有?? = 3 n π. 2.在双缝干涉中,两缝间距离为d , 双缝与屏幕之间的距离为D (D >> d ),波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上,屏幕上干涉条纹中相邻暗纹之间的距离是 [ D ] (A) 2λD /d .(B) λd /D . (C) dD /λ. (D) λD /d . 3. 在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是 [ C ] (A) 使屏靠近双缝. (B) 把两个缝的宽度稍微调窄. (C) 使两缝的间距变小. (D) 改用波长较小的单色光源 4.在双缝实验中, 设缝是水平的,若双缝所在的平板稍微向上平移, 其它条件不变,则屏上的干涉条纹 [ B ] (A) 向下平移,且间距不变. (B) 向上平移,且间距不变. (C) 不移动,但间距改变. (D) 向上平移,且间距改变. 5. 如图所示，用波长为λ的单色光照射双缝干涉实验装置，若将一折射率为n 、劈角为α的透明劈尖b 插入光线2中，则当劈尖b 缓慢向上移动时(只遮住S 2)，屏C 上的干涉条纹 [ C ] (A) 间隔变大，向下移动。 (B) 间隔变小，向上移动。 (C) 间隔不变，向下移动。 (D) 间隔不变，向上移动。 二.填空题 1. 在双缝干涉实验中,两缝分别被折射率为n 1和n 2的透明薄膜遮盖,二者的厚度均为e ,波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上,在屏中央处,两束相干光的相位差?? = )(212n n e -λ π. 2.把双缝干涉实验装置放在折射率为n 的媒质中,双缝到观察屏的距离为D ,两缝间的距离为d (d < 光波的时间相干性 摘要：该文介绍光的时间相干性的原理，并作了定量分析，得出了相干时间及相干波列长度与干涉条纹清晰度关系的结论。 关键词：相干时间相干长度 从一无限小的点光源发出无限长光波列,用光学方法将其分为两束,再实现同一波列的相遇叠加,得到稳定的干涉条纹,这样的光源称为相干光源。我们知道，任何光源发射的光波只有在有限的空间范围内并且在一定的时间范围内才可以看作是稳定的。即光源向外发射的是有限长的波列，而波列的长度是由原子发光的持续时间和传播速度确定的。 我们以杨氏干涉实验为例讨论，如图所示。光源S发射一列波，被杨 b' a" b a S S' S" P P' a' r r r' r" 氏干涉装置分为两列波a'、a "，这两列波沿不同的路径r'、r "传播后，又重新相遇。由于这两列波是从同一列光波分割出来，他们具有完全相同的频率和一定的相位关系，因此可以发生干涉，并可以观察到干涉条纹。若两路的光程差太大，致使S'、S "到达考察点P 的光程差大于波列的长度，使得当波列a "刚到达P 点时，波列a'已经过去了，两列波不能相遇，当然无法发生干涉。而另一发光时刻发出的波列b 经S'分割后的波列b'和a "相遇并叠加。但由于a 和b 无固定的相位关系，因此在观察点无法发生干涉。故干涉的必要条件是两列波在相遇点的光程差应小于波列的长度。 我们知道，λ λλλδ?≈?+=2 max )(j 式中考虑到当λλ? ，该式表明， 光源的单色性决定产生干涉条纹的最大光程差，通常将max δ称为相干长度。 再由上述讨论可知，波列的长度至少应等于最大光程差，由上式 得波列的长度L 为λ λδ?==2 max L ，此式表明，波列的长度与光源的谱 线宽度成反比，即光源的谱线宽度λ?就小，波列长度就长。下表是几种光源的相干长度。 发光物质 )(o A λ )(o A λ? L （m) a N 5893 ~0.1 ~3.4*210- g H 5460.73 ~0.1 ~3*210- r K 6057 ~0.0047 ~1.0 e e N H -激光 6328 ~610- ~4*410 §9-6 激光的相干性 一、间相干性与空间相干性 在第一章里已讲过了光的干涉，光源的相干性是一个很重要的问题，所谓相干性，也就是指空间任意两点光振动之间相互关联的程度， Q P 1 P 2 （图9－26） 在图9-26中，如果1P 和2P 两点处的光振动之间的位相差是恒定的，那么当1P 和2P 处的光振动向前传播并在Q 点相遇时，这两个振动之间的位相差当然也是恒定的，于是在Q 点将得到稳定的干涉条纹，这时，我们就称1P 和2P 处的光振动为完全在联的，也就是完全相干光，如果1P ，2P 处的光振动之间的位相差是完全任意的，并随时间作无规则的变化，那么在Q 点相遇时，根本不能给出干涉条纹，这时我们称1P ，2P 处的光振动是完全没有关联的，也就是完全非相干光。 由于原子的发光不是无限制地持续的，每一次发光，有一定的寿命，因此它总是有一个平均发光时间间隔，从干涉的角度来讨论问题时，可以很明显地看到，只有在同一光源同一个发光时间间隔内发出的光，经过不同的光程后再在某点相遇时，才能给出干涉图样，所以我们把原子的平均发光时间间隔叫做相干时间，在这里，把这一个相干时间记为H t ?，如果光的速度为c 则H c t ?表示在相干时间内光经过的路程，我们称它为相干长度，记之为H ι?，于是有 H ι?=H c t ? 在迈克耳孙干涉仪中，如图1-19所示，引起干涉的两束光为11a b 和22a b ，这两束光的 光程差即为平面反射镜1M 和'2M 之间的空气薄层的厚度，现在令这厚度为ι?，只有当 H t ι??时，11a b 和22a b 这两束光已经不是发光原子同一次发光中发出的了，它们之间已无恒定的位相差，因而干涉条纹非常模糊，ι?比H t ?大得愈多，干涉条纹愈模糊，甚至完全不能见到，这时11a b 和22a b 是完全不相干光，在这个例子中，我们可以看到，虽然在处理 109-光源的时间相干性和空间相干性对干涉、衍射现象的影响 摘要：光波作为一种概率波，其波动性已早已为我们所熟知，并且基于其波动特性的干涉和衍射现象已用于科学研究和生产实践的各个领域。因此，提高光波的相干性对充分利用干涉和衍射现象具有重要意义。光波的相干性与光源的性质有着密切的联系，因此搞清楚光源的时间相干性和空间相干性具有重要意义。 关键词：时间相干性；谱线宽度；空间相干性 正文： 光源的时间相干性体现为其单色性，即所发射光子频率的离散程度。其具体数值指标为谱线宽度，其值越小说明发射光子频率的离散程度越小，光源的单色性越好，其时间相干性越好。普通单色光源的谱线宽度的数量级为千分之几纳米到几纳米，而激光的谱线宽度只有nm,甚至更小，因此，激光的相干性要远远优于普通单色光源。也正是基于激光的强相干性，光学全息技术、非线性光学、激光制冷技术、原子捕陷等近代物理技术才获得了快速的发展。并且，多光子吸收等在普通单色光源下不可能发现的现象也在激光出现后被发现，极大地促进了人们对原子更为精系结构及能级跃迁机理的认识。 光源的空间相干性体现为光源的大小对相干性的影响。由于从普通光源的不同部位发出的光是不相干，因此光源的大小必然影响到其相干性。其具体临界数量关系式为：bd=R λ,其中λ为单色光的波长，R 为光源 与衍射孔的距离，b 为光源的宽度， d 为衍射孔的距离。当d,R, λ固定 时，光源的宽度b 必须小于R λ/d, 才可以在衍射屏上观察到干涉条 纹。同样，当b,R,λ固定时，d 必须 小于R λ/b,称该值为相干间隔，以 此来衡量光源的空间相干性。由于激光光源各处发出的光都是想干的，所以激光光源的光场相干间隔的限制，这也是激光具有强相干性的原因之一。迈克尔逊侧性干涉仪巧妙地利用了空间相干性原理来测得恒星的角直径，便是利用空间相干性的典型例子。 在光栅光谱仪的实验中，减小光入射缝的宽度实际上是相当于减小了b ，从而提高了光源的空间相干性，故得到原子光谱的谱线更加精细，体现在电脑图谱上就是突起变得更加尖锐。 参考文献 [1].张三慧.大学物理:第四册.北京:清华大学出版社,2000. [2].张三慧.大学物理:第五册.北京:清华大学出版社 ,2000. 3. 光的干涉与相干性 §3.3 分波前干涉光场的空间相干性 主要内容 1. 杨氏双孔干涉实验 2. 光源宽度对干涉条纹图样的影响 3. 光场的空间相干性 4. 其他分波前干涉实验装置 (1) 实验装置 图3.3-1 杨氏双孔干涉实验原理 S 2 r 1 S 1 D S R P d O R 2R 1 x 1 z x n 1' n 2'n 2 r 2 n 1 单色光源 3.3.1杨氏双孔干涉实验 S ：小孔；S 1，S 2：一对相同小孔；d ：小孔间距 叠加光波强度分布：(3.3-1) 相位差：(3.3-2) 若装置处于空气中，且双孔相对于光源对称放置，n 1=n 2 =n 1 '=n 2 '=1，R 2 =R 1 ， (3.3-3) (2)干涉图样特点 图3.3-2 两球面光波形成的干涉条纹图样（xz 平面） (c) 仿真实验结果 (b) 干涉条纹的形成原理 S 1 S 2 D O z x x 1 (a) 干涉条纹的几何图示 ①杨氏双孔干涉是一种等强度的双球面波干涉，场点的叠加光强度随两光波相位差呈现余弦平方型周期变化，且条纹衬比度等于1。 ②等相位差点的轨迹（干涉图样）是以点源S 1和S 2连线为旋转轴（且亮暗相间）的空间旋转双曲面族。 结论： 假设：场点P 和双孔S 1、S 2共面且分别沿x 和x 1轴，P 点的坐标为x ，D>>d ,x ， 由傍轴条件得： (3.3-4a) (3.3-4b) (3.3-5) (3.3-6) (3.3-7) (3)傍轴近似条件下的干涉光场强度分布 P 点处两光波光程差：P 点处两光波相位差： 目录 中文摘要 Abstract 引言 (1) 1.光的相干 (1) 1.1干涉条纹的对比度 (1) 1.2 空间相干性 (1) 1.3 时间相干性 (2) 2.迈克尔孙干涉仪 (5) 2.1迈克尔孙干涉仪装置 (5) 2.2迈克尔孙干涉仪原理 (5) 3.应用 (5) 3.1用迈克尔逊干涉仪测量汞相干长度 (7) 3.1.1实验方法 (8) 3．1.2数据记录 (8) 3.1.3 实验结果 (9) 3.2用迈克尔逊干涉仪测量钠相干长度 (9) 3.2.1 实验数据结果 (9) 致谢 (10) 参考文献 (10) 引言 虽然光学是物理学中最古老的一门基础学科，但是在当前科学研究中依然活跃，具有很强的生命力和研究价值。从十七世纪开始，人们发现彩色的干涉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基础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涉方面的理论，光源的时间相干性概念也就是此刻被提出并引入了干涉理论当中去的。 光源的时间相干性是掌握光的干涉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涉现象中条纹的清晰度有着很大的关联，知道了它们之间内在的影响关系之后，就可以很容易的，通过改变某些条件来得到清晰的对比度较好的条纹，从而便于我们观察，加深认识，也更容易对波动光学理论的基础进行理解跟掌握。在当今，社会生活中的很多方面都与光的时间相干性有着紧密的联系，在光的时间相干性的基础上运用光的干涉进行精度的评估，如长度的精密测量，及检验工件表面的差异等。 1.光的相干 1.1干涉条纹的对比度 为了描述两波交叠区域内的干涉条纹的清晰程度，引入对比的概念。干涉条纹对比定义为 min max min max I I I I V +-= (1.1) 式(1.1)中max I ，min I 分别为条纹光强的极大值和极小值。当max I =0时， 1=V ，此时条纹的反差最大，对比度最大，干涉条纹最清晰；当max min I I ≈时，0≈V ， 此时条纹模糊，对比度为0，甚至不可辨认，看不到干涉条纹。一般的， V 总是在1~0之间。 关于干涉条纹的对比度，影响因素有很多，主要因素有产生干涉的两束光的光强比、光源的大小以及光源单色性的好坏等，本论文就是主要研究每个因素所产生的影响进行讨论。 1.2光源的相干极限宽度 空间相干性 在讨论杨氏双缝干涉实验时，假设光源S 宽度很小，可以看作是线光源。实验表明，随着光源宽度增大，干涉条纹的对比度将下降，当光源宽度达到某一个值时，对比度为零，此时干涉条纹消失。为什么会出现这种现 ？这是因为任何一个有一定宽度的光源S ，都可以看成有更细的光线光源组成的。由于光源上不同部位发出的光彼此不相干（激光光源除外），所以每个线光源各自都在屏上产生一组干涉条纹。这些干涉条纹彼此错开，产生非相干叠加，结果是屏上的条纹变得模糊不清以至消失，条纹的对比度下降为零。 定义干涉条纹的对比度下降为零时，光源的宽度0b 称为光源相干的极限宽度。光源相干的极限宽度0b 可如下求出，如图1.1 ，射光源到双缝屏G 的距离为B ，光源发 保山师专学报2002,21(5):08～09CN53-1128/G4ISSN1008-6587 Journal of Baoshan Teachers′Colle g e 收稿日期:2002-10-19图1 关于菲涅耳双棱镜实验中干涉条纹的可见度 杜珊 (保山师范高等专科学校,云南保山678000) 摘要:讨论了影响菲涅耳双棱镜实验中干涉条纹可见度的主要因素。 关键词:菲涅耳双棱镜;干涉条纹;可见度 中图分类号:O43文献标识码:A文章编号:1008-6587(2002)05-0008-02 Visibilit y of Interference Frin g e In Fresnel's Dou ble Prism Ex p eriment Du Shan (Baoshan Teachers'College.Yunnan678000) A bstract:This essa y is a discussion of main factors affectin g visibilit y of interferenc e fr in g e in Fresnel's Double Prism Ex p er iment. Ke y Words:Fr esnel's double prism;interfer ence fringe;visibility 菲涅耳双棱镜实验是除杨氏双缝干涉实验以外的另一种分波阵面干涉实验。实验装置如图1所示。 P是一个棱角α很小的双棱镜,从点光源S发出的一束光,经棱镜折射后被分成两束,这两束光可以看成是分别由S的两个虚象S1和S2发出的,它们实际上都来自同一波阵面,所以是相干光,在它们交迭区域里出现等距、明暗相间的平行直条纹,用屏幕Q接取。该实验的目的就是观察分波阵面双光束干涉现象并认识其规律以及测量入射光波波长。 然而,在实验过程中,很难获得清晰的干涉条纹,即干涉条纹可见度低,给观察和测量带来很大误差。那么,影响干涉条纹可见度的主要原因是什么呢?实验表明,当调节所使用狭缝光源的宽度时,干涉条纹的可见度有变化。当狭缝光源的宽度逐渐增大时,干涉条纹的明暗对比将下降,而当光源狭缝宽度达到一定宽时,干涉条纹将消失。可见,影响屏上干涉条纹可见度的主要因素就是光源狭缝的宽度。下面,我们将从理论上加以分析,并计算当光源狭缝达到多宽时,干涉条纹消失,即光源狭缝极限宽度的求法。 论光产生相干的条件 【摘要】本文详细讲述了光波干涉的相干条件，又简述了如何获得相干光的方法 【关键词】相干光相干条件相干光的获得 一、引言 光的干涉及应用是物理光学的一个重要的研究内容。一方面，对干涉现象的研究，促进了波动光学理论的发展，另一方面，光的的干涉作为一种重要的检测手段，在生产实践和科学研究中得到了广泛的应用。光的干涉虽并不难实现，但并非任意两光波相遇都能产生干涉现象。两支蜡烛发出的光波即使相遇，无论如何都不能产生干涉，两个人同时唱歌也绝不会产生声的干涉，为了产生光的干涉，相遇的光波必须满足某些条件，为了产生光的干涉，相遇的光波必须满足某些条件，我们称这些条件为相干条件，满足相干条件的光称为相干光。 二、光波干涉的三个相干条件 对于实际的光源，只有满足下列各条件才能产生干涉。 1、两列光波的频率必须相同。 2、两列光波的频率相同，在相遇点的振动方向必须相同，或者有振动方向相同的分量。 3、两列光波在相遇相遇的区域内，必须保持稳定的位相差。 要产生光的干涉现象，这三个条件缺一不可。下面我将引用一点简单的数学，着重来说明这三个条件。 三、 对光波干涉的三个条件的说明 下面以两个单色平面波叠加为例，来分析干涉的基本条件。设在空间一点P(r)叠加的两个两个平面波1E 和2E 的波函数分别为： )(1t r E ? =)cos(101110?ω+-?t r k E (1) )(2t r E ? =)cos(202220?ω+-?t r k E (2) 应用波得叠加原理，可知t 时刻，P （r ）点处的合扰动为： )()()(21t r E t r E t r E ?+?=? 代入公式E E r I ?=)(，干涉场的强度为： )()()(2121E E E E r I +?+= 2122112E E E E E E ?+?+?= 21212)()(E E r I r I ?++= (3) 式中)(1r I 和)(2r I 是1E 和2E 单独存在时P(r) 处的强度。所以，按照光 的干涉的定义，只有当212E E ?不为零时，才能说明该处发生了光的 干涉，因此，称212E E ?为两束光干涉的干涉项。不难看出，干涉项 的出现是光波叠加的结果。下面具体分析干涉项不为零的条件。 将1E 和2E 的波函数代入干涉项的表示式，可得: [{ ])()()(cos 210201*********??ωω+++-?+?=?t r k k E E E E + []})()()(cos 10201222??ωω-+--?-t r k k （4） 在上式中第一项为和频项，由于其时间周期1 22ωωπ+远小于探测器的响应时间τ，所以第一项的时间平均值为零。第二项为差频项，只有当时间周期满足1 22ωωπ->>τ时，其时间平均值才不为零。迄今所知相应 现象描述 两个或两个以上光脾场在空间相遇后是否能产生干涉?干涉程度如何育通常最直观判别 的办法就是考察它们相遇后有无干涉条纹和干涉条纹的清晰程度。由于干涉条纹的清晰程度 直接反映了光波场之间的干涉情况。因此，人们引入干涉条纹的可见度这一物理量来描述光波场的干涉情况，其定义式为 (1) 式中。分别代表干涉花样中亮条纹的最大光强和暗条纹的最小光强。若 0,则条纹的可见度V=1，这时，对比度最为理想，干涉条纹十分清晰， 若，这时v=o,干涉条纹完全消失;若0 二和光振动,满足相干条件而发生干涉，其干涉光强为‘ (2) 式中}P为两光波的位相差。 由图1可得(3) (4) 将式(3)代入式(2)得 ( 5) 由于光振动的分量，和光振动;的振动方向垂直不能发生干涉，故光振动的分量 ，在屏幕上形成背景光，其光强为，因此，屏幕上的总光强为 (6)上式中第三项为干涉项。 显然，当恒定时，光强的最大值和最小值分别为 (7) (8) 干涉条纹的可见度为 (9) 从上可知，在两光波频率相同，位相差恒定的情况下，干涉条纹的可见度取决于两光振动方向之间的夹角和振动的振幅，并且由(9)可算出，在保证干涉条纹较清晰时，两光波振动方向的夹角和振福之比的极限。 应用拓展 激光干涉条纹视力计在眼科临床的应用 对于矫正视力不良眼，干涉视力检查可作为弱视和视神经疾病的鉴别诊断参考方法之一。白内障病人只要晶体尚有能使激光束射入的微小透明间隙，就能测定干涉视力，因而能比视力表更确切地反映视网膜功能，可利用其预测白内障术后视力，从而对是否手术起决定作用。 激光干涉条纹视力测定法:受检者取坐位，头部固定于颖架和额托上，检查者从 §4 干涉条纹的可见度(光波的空时相干法) 一、干涉条纹的可见度 1、定义： 10 min max min max ≤≤+-=V I I I I V 当 1 ,0m i n ==V I 最大 当 0 ,m i n m a x == V I I 模糊 2、单色波的V 当221max )( 2A A I I j +===?π? 当221min )( )12(A A I j -=+=?π? 22 21212A A A A V += 若 2122210I I A A I +=+= )c o s 1(c o s 20212221???+=?++=V I A A A A I 例：有一双缝干涉装置，通过其中一缝的能量是另一缝能量的4倍。求可见 度。 解：221 ,4A I I I == 5 44422 2222222221212 1=+=+==A A A A A A A V A A 二、光源非单色性的影响 1、相干长度 通常的单色光源，并不是单一波长，有范围λ?，从而影响可见度V 。 下以杨氏干涉为例 λλ ?=?=d r j y d r j y 00 （1）j 大，y ?大，可见度降低 （2）如果（λλ?+）的j 级与λ的(j +1)级重合，可见度为零时 即 )()1(12λλλδ?+=+=-=j j r r λ λ?=j 与该干涉级对应的光程差为实现相干的最大光程度，相干长度： )( )(2 m a x λλλ λλλδ?>>?=?+=j 上式表明：光源的单色性决定产生干涉条纹的最大光程差。 2、时间相干性 （1）波列长度 光源向外发射的是有限长的波列，其长度由原子发光的持续时间和 传播速度所确定。 杨氏装置 若两路光程差太大，大于光波列的长度，则a ''刚到p 点，波到a '已过去，无法相遇，b a 与无固定位相关系，b a '''与不相干。 由此可见，波列长度至少应等于max δ λ λδ?=≥2 m a x L 例：白光（用眼睛观察），波列长度与波长同一数量级。 钠光：cm L 058.0≈ 光学作业 设计题目：薄膜干涉中额外光程差的问题 学院：电气工程学院 专业：物理学 班级： 12级物理学本科（2）班 作者姓名：张凤霞 学号： 2012021251 光的干涉中的时空相干性 张凤霞 摘要;通过光的相干条件,对光的干涉中的时空相干性进行分析和讨论。 关键词：光的干涉；时间；空间；相干性 1 引言 光波的时空相干性是物理学中极为重要的一个概念。相互迭加的两列波是否会产生干的持续时间有联系的时间变量,也要考虑与光源的尺寸有关联的空间变量,而且还要考虑被分成的两束光相遇前光程差的大小。然而光的相干性是一个较为复杂的问题，所以有必要对光场的时空相干性作较为深入的探讨。 2 相干条件 能够引起干涉现象的光源称为相干的。不是所有的光源都是相干的（如两盏灯泡），所以只有光源满足一定条件时才能相干，即： (1)两列光波频率相同且在相遇点振动方向相同、位相差恒定。 （2)所产生的振动的振幅不能相差太大。 (3)两列光波在相遇点的光程差不能太大。 3 时间相干性 时间相干性是在同一光源形成的光场中，同一地点不同时刻的光之间的相干性。现在来考察一下杨氏干涉实验，如图1所示,研究杨氏干涉51’和凡‘所发二光波在屏幕上迭加成的干涉条纹。设:‘为光源所发光的平均持续时间,一般乙在1于85数量级,即辐射的不是无限正弦波, 而是一个波列,其在真空或空气中平均波列长度为:L。一几C。不考虑光源线度对干涉条纹清晰度的影响,t和t+△t分别为光自51‘和从‘传到尸点所用的时间。若匀<瓦,则和一个波列所对应的两个波列在尸点总能有相遇机会,可产生干涉条纹,△t越大,同一波列所对应的二波列重迭部分越小,条纹越不清晰。若△t>乙,两个波列在尸点不能相遇,干涉条纹完全消失。由此可见,瓦表征光源在不同时刻所发光仍可产生干涉现象的界限,称为相干时间。L。为可产生千涉现象的光程差的界限,称为相干长度。光源在时间间隔T‘之内所发光是相干的,超过这一界限所发的光是不相干的,光波这种具有一定相干时间:。的性质,便是它的时间相干性。:‘或几越大,时间相干性就越好,所以用r。和L。可以衡量光源时间相干性的好坏程度。 由上述讨论可知，波列的长度至少等于最大光程差，所以得波列的长度L为 上式表明，波列长度羽光源的谱线宽度成反比，即光源的单色性好，光源的谱线宽度就小，波列长度就长。又由波列的长度可确定它通过考察点所需的时间，即 显然，衡量光波场时间相干性好坏是由相干时间的长短。 4 空间相干性 空间相干性是在同一光源形成的光场中，不同地点同一时刻的光之间的相干性。如图4所 §3--3时间相干性和空间相干性 Temporal Coherence and Spatial Coherence ） 一）问题的提出： 1）单色光入射时，只能在中央条纹附近看到 有限的为数不多的几条干涉条纹。 X 2）单缝或双缝宽度 增大时，干涉条纹 r1 S1 变得模糊起来。 d S2 D 二）时间相干性 指由原子一次发光所持续的时间来确定的光的 相干性问题-- 原子发光时间越长，观察到清楚的 干涉条纹就越多，时间相干性就越好。 1)两波列的光程差为零（ r1 = r2 ) X S1 d S2 2)两波列的光程差较小，小于波列长度 3)两波列的光程差较大，大于波列长度 ( r 2 ? r1 ≥ L ) X S1 d 结论：产生光的干涉还须加一附加条件：时间相干性
§9-6激光相干性
光源的时间相干性和空间相干性对干涉、衍射的影响
§33分波前干涉光场的空间相干性.
光的时间相干性
关于菲涅耳双棱镜实验中干涉条纹的可见度_杜珊
论光场相干性的条件.
光源单色性对干涉条纹可见度的影响 (2)
§4 干涉条纹的可见度
光的干涉中的时空相干性
3-3时间相干性和空间相干性
r2
O
为什么？
r1
r2
D
可产生相 O 干叠加。
( r 2 ? r1 < L )
S1 d S2
r1
X P
r2
D
O
干涉条纹 变模糊了 ！
原因： 能参与产生相干叠加的波列长度减小 若是明纹，则明纹不亮；若是暗纹；暗纹不暗
r1
P
干涉条 纹消失 了！
r2 结论：产生光的干涉还须加一附加条件：
S2
δ < L
D
O
L = cΔ t
原因： 波列不能在P点叠加产生干涉。 此乃高干涉级条纹看不清或消失的原因之一
δ < L
E3 E2 E1
L = cΔ t
注意： 1）波列长度L又称相干长 度。L越长，光波的相干叠 加长度越长，干涉条纹越 清晰，相干性也 越好。
L = cΔ t
2）原子一次发光的时间Δt称为相干时间。 Δt越大，相干长度越长，相干性越好，因此用 这种原子一次持续发光的时间来描述这种相干 性故称为时间相干性。