光的相干性ppt課件(已修改)
2025-01-31 20:37 本頁面
【正文】 光的相干性 (Coherence of light) 在實(shí)驗(yàn)中為了獲得相干光，可采用 分波面法或分振幅法 ，并對(duì)光源 S 分別假設(shè)是單色點(diǎn) (線 )光源或單色擴(kuò)展光源。 任何一個(gè)光源都具有有限的 尺寸 ，所產(chǎn)生的光都不可能是 單色光 ，利用這種光源進(jìn)行干涉實(shí)驗(yàn)，其條紋可見度將下降，甚至完全不產(chǎn)生干涉，這就是光的相干性問題。 光的相干性 (Coherence of light) 在前面討論光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，引入了表征干涉程度的參量 — 條紋可見度 V。 (1)當(dāng) V=1時(shí)，條紋最清晰，表示光束完全相干； (2)當(dāng) V=0時(shí)，無干涉條紋，表示光束完全不相干； (3)當(dāng) 0V1時(shí)，條紋清晰度分于上面兩種情況之 間，表示光束部分相干。 MmMm 8IIV II?? ? （ ） 光的相干性 (Coherence of light) 影響條紋可見度的最主要因素是用于干涉實(shí)驗(yàn)的光源特性； 光源的大小和復(fù)色性 。 — 光的空間相干性 — 光的時(shí)間相干性 — 光的空間相干性 在楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中，如果采用點(diǎn)光源，則通過于涉系統(tǒng)將產(chǎn)生清晰的干涉條紋， V = l。 如果采用擴(kuò)展光源，其干涉條紋可見度將下降。 P S I D o S1 S2 d r1 r2 雙縫 單縫 屏 干涉條紋 光強(qiáng)分布 點(diǎn)光源 對(duì)于每個(gè)點(diǎn)光源都將通過干涉系統(tǒng)在干涉場(chǎng)中產(chǎn)生各自的一組干涉條紋，由于各個(gè)點(diǎn)光源位置不同，它們所產(chǎn)生的干涉條紋之間有 位移 。 — 光的空間相干性 干涉場(chǎng)中的總光強(qiáng)分布為各條紋強(qiáng)度的總和，其 暗條紋的強(qiáng)度不再為零 ， 因此可見度下降。 當(dāng)擴(kuò)展光源大到一定程度時(shí)，條紋可見度可能下降為零。 — 光的空間相干性 MmMm ( 8)IIV II?? ? — 光的空間相干性 假設(shè)是以 S 為中心的擴(kuò)展光源 S?S??， 則可將其想象為由 許多無窮小的元光源組成 ，整個(gè)擴(kuò)展光源所產(chǎn)生的光強(qiáng)度便是這些元光源所產(chǎn)生的光強(qiáng)度之和。 S?S??S 0PEdRO1S2S??()a s02 π2 d ( 1 c o s ) ( 1 3 7 )d I I x ????若考察干涉場(chǎng)中的某一點(diǎn) P， 則位于光源中點(diǎn) S 的元光源 (寬度為 dx)在 P 點(diǎn)產(chǎn)生的光強(qiáng)度為 — 光的空間相干性 S?S??S 0PE1S2S()bP?xdx?C s02 πd 2 d ( 1 c o s ) ( 1 3 7 )I I x ????I0dx 是元光源通過 S1 或 S2 在干涉場(chǎng)上所產(chǎn)生的光強(qiáng)度； ? 是元光源發(fā)出的光波經(jīng) S1 和 S2 到達(dá) P 點(diǎn)的光程差。 — 光的空間相干性 1 2 1 2 1 2 12 2 c os c os = + 2 (3) I I I I I I I I??? ? ? ? 對(duì)于距離 S 為 x 的 C 點(diǎn)處的元光源，它在 P 點(diǎn)產(chǎn)生的光強(qiáng)度為 02 π2 ( 1 c o s ) ( 1 3 8 )d I I d x ?? ?????是由 C 處元光源發(fā)出的、經(jīng) S1 和 S2 到達(dá) P 點(diǎn)的兩支相干光的光程差。 — 光的空間相干性 由圖中幾何關(guān)系可以得到如下近似結(jié)果： 212dxxdCS CS d d xRR???????? ? ? ? ??????? — 光的空間相干性 S?S??S 0PE1S2S()bP?xdx?CR ? 212dxxdCS CS d d xRR???????? ? ? ? ??????? — 光的空間相干性 式中 ， ? = d / R 是 Sl 和 S2 對(duì) S 的 張角 。 S?S??S 0PEdRO1S2S?? x ?? ???? — 光的空間相干性 因此 S?S??S 0PE1S2S()bP?xdx?CR ? 所以， (138)式可寫為 02 π2 1 c o s ( ) ( 1 3 9 )d I
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