大學(xué)物理_光的干涉-資料下載頁(yè)
2025-01-18 01:16本頁(yè)面
【正文】 Coherence and Spatial Coherence ) 一 .干涉條紋的可見(jiàn)度 S1 S2 d D X O 1r2r，只能在中央條紋附近看到 有限的為數(shù)不多的 幾條干涉條紋 2）單縫或雙縫寬度 增大時(shí)，干涉條紋 變得模糊起來(lái) 為什么？ 2. 可見(jiàn)度： 1）光的干涉除滿足同頻率、同振動(dòng)方向、 相位差恒定以外，還要滿足： 光程差： ? ? L (相干長(zhǎng)度 ) 光源線度： b???2）光的時(shí)間相干性是考慮光波縱向傳播的 相干性問(wèn)題；光的空間相干性是考慮光的 橫向傳播的相干性問(wèn)題。 m a x m i nm a x m i nIIVII???時(shí)間相干性 空間相干性 二 . 時(shí)間相干性 X O S1 S2 d D 指由原子一次發(fā)光所持續(xù)的時(shí)間來(lái)確定的光的 相干性問(wèn)題 原子發(fā)光時(shí)間越長(zhǎng)，觀察到清楚的 干涉條紋就越多，時(shí)間相干性就越好。 1r2r1)兩波列的光程差為零 12()rr?可產(chǎn)生相干疊加 X O S1 S2 d D 1r2r2)兩波列的光程差較小，小于波列長(zhǎng)度 21()r r L??能參與產(chǎn)生相干疊加的波列長(zhǎng)度減小 干涉條紋 變模糊了 ！ P 若是明紋，則明紋不亮；若是暗紋；暗紋不暗 原因： X O S1 S2 d D 1r2r3)兩波列的光程差較大，大于波列長(zhǎng)度 21()r r L??波列不能在 P點(diǎn)疊加產(chǎn)生干涉。 干涉條 紋消失 了！ 原因： P 此乃高干涉級(jí)條紋看不清或消失的原因之一 L? ?結(jié)論：產(chǎn)生光的干涉還須加一附加條件： L c t??4）相干時(shí)間與譜線寬度有如下關(guān)系： I0/2 I0 1? 2??21? ? ?? ? ?2L???? 譜線寬度 可見(jiàn)，光的單色性越好，光的相干長(zhǎng)度就越長(zhǎng)，光的時(shí)間相干性也就越好 譜線中心波長(zhǎng) 幾種物質(zhì)的波長(zhǎng)、線寬及波列長(zhǎng)度 )( ?A? )(?A??)(mL發(fā)光物質(zhì) aN5893 5889。 96 5895。 93 ~ ~?102 gH ~ ~3?102 ee NH ?激光 6328 ~ 10?107 ~ 40?103 rK866057 ~ ~ 三 .空間相干性 S1 S2 d D X O I b 光源總是有一定的線度的，當(dāng)光源線度不大時(shí)： 從 S和 S’發(fā)出的光產(chǎn)生的干涉條紋疊加后，仍能 分辯清楚明暗條紋。 S S’ S1 S2 d D X O I b 當(dāng)光源線度 b較大時(shí)： 從 S和 S’發(fā)出的光產(chǎn)生的干涉條紋疊加后，干涉 條紋對(duì)比度降低，明暗條紋變得模糊。 S S’ S1 S2 d D X O I b 當(dāng)光源線度 b增大到某一限度時(shí)： 干涉條 紋消失 S和 S’ 發(fā)出的 光的光 程差之 差為 ?/2 S S’ 可見(jiàn)：為了產(chǎn)生清晰的干涉條紋，光源的線度 受到一定限制 /2????S1 S2 d D X O I b S S’ ??? ?b2/?? ??由 和簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系可推出產(chǎn)生清晰 的干涉條紋的另一條件： … ..“空間相干反比公式 ” ? 稱為 “ 相干范圍孔徑角 ” S1 S2 d D X O I b S S’ ??? ?b? 也即 越大，在垂 直于光傳播的的平面 內(nèi)，任取兩點(diǎn)作相干 光源的空間范圍越大， 或空間相干性越好。 注意：對(duì)空間相干性，還可這樣提出問(wèn)題： 已知光源的線度 b，要問(wèn)：在光傳播的光場(chǎng)中， 在多大的橫向范圍內(nèi)，任取兩點(diǎn)總可作相干光 源。 這種橫向范圍越大，空間相干性也越好。 b 設(shè)一線度為 b的光源，波長(zhǎng)為 ?，相干孔徑角為 ?rd??r d則為距光源 r處，橫向可取空間范圍的 線寬度。 ?? ?b???)(rdbbrd ??? 事實(shí)上，以 d為直徑的圓面積對(duì)光源所張立體 角內(nèi)的空間點(diǎn)都滿足上式。 d2通常稱為相干面積 ? d d 總結(jié)： 1）光的干涉除滿足同頻率、同振動(dòng)方向、 相位差恒定以外，還要滿足： 光程差： ? ? L (相干長(zhǎng)度 ) 光源線度： b???2）光的時(shí)間相干性問(wèn)題是考慮光波縱向傳播 的相干性問(wèn)題；光的空間相干性是考慮光的 橫向傳播的相干性問(wèn)題。
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