光學(第三章--分波前干涉和空間相干性)ppt課件.ppt

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1、光學2008年10月參考教材趙凱華編著：新概念物理學《光學》空間相干性和時間相干性分波前干涉法分振幅干涉法將點光源的波前分割為兩個部分，使之分別通過兩個光組，經(jīng)折射、反射或衍射后再交迭起來。當滿足一定條件時，在一定區(qū)域發(fā)生干涉。當一束光入射到兩種介質(zhì)分界面上時，光振幅將被分解為反射分量和折射分量，使之分別通過兩個光組，經(jīng)折射、反射或衍射后再交迭起來。當滿足一定條件時，在一定區(qū)域發(fā)生干涉。由于光源各個點的發(fā)光是隨機的，同時每一個點發(fā)的光波的波列的長度是有限的，這樣都會影響光的干涉。光場的空間相干性與擴展光源各個點的發(fā)光性質(zhì)有關(guān)，時間性與某個光點發(fā)光性質(zhì)有關(guān)。第四節(jié)分波前

2、干涉與光的空間相干性1．分波前干涉的光強分布和條紋的特征光強分布：兩個點光源干涉傍軸近似時位相差：式中d為參與干涉的兩個點光源間的距離，D是參與干涉的兩個點光源與觀察屏之間的距離，x'是觀察屏P點的坐標條紋間隔：問題：對于各種分波前干涉裝置，d和D各是什么？第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性2．各種分波前干涉裝置楊氏雙孔干涉參數(shù)：雙孔間隔d，雙孔與觀察屏的距離D點光源與雙孔距離R第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性位相差光程差菲涅耳雙棱鏡干涉2．各種分波前干涉裝置參數(shù)：棱角?點光源與棱鏡的距離B棱鏡與觀察屏距離C棱鏡的偏向角：雙象之間的距離d=？第四節(jié)分波前干涉與光的空間相

3、干性菲涅耳雙面鏡干涉第四章干涉的應用參數(shù)：點光源與雙鏡交線的距離r雙像與觀察屏的距離D2．各種分波前干涉裝置一、分波前干涉原理雙面鏡的夾角?雙象之間的距離d=？勞埃鏡干涉2．各種分波前干涉裝置參數(shù)：點光源與反射鏡的垂直距離a點光源與觀察屏距離Dd點源與象之間的距離d=？注意：半波損失問題??！第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性3．光場的空間相干性1）光源的移動對干涉條紋的影響設(shè)光源移動?s，R1和R2不再相等，光程差修訂第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性R2R1r2r1與?s有什么關(guān)系？假設(shè)?s<

4、影響設(shè)光源移動?s，R1和R2不再相等，光程差修訂可以證明：第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性R2R1r2r1R3．光場的空間相干性1）光源的移動對干涉條紋的影響此時，在觀察屏幕上干涉條紋有什么變化？零級發(fā)生在觀察屏上什么的地方？第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性R2R1r2r13．光場的空間相干性1）光源的移動對干涉條紋的影響在觀察屏幕上零級發(fā)生在：的地方，即：設(shè)此時零級在觀察屏上位置為?x，則有第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性R2R1r2r1R3．光場的空間相干性1）光源的移動對干涉條紋的影響第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性所以R2R1r2r1R3．光場的空間相干性1

5、）光源的移動對干涉條紋的影響第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性3．光場的空間相干性1）光源的移動對干涉條紋的影響若上述各個點光源同時存在，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？當點光源擴展到多大的時候，干涉條紋消失？如果?x等于干涉條紋的間距，?s為多少？第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性3．光場的空間相干性2）光場的空間相干性形成對比度不為零的干涉條件：空間相干線度范圍空間相干角度范圍第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性如果光源的線度b已經(jīng)確定，那么，雙孔的間距為多少時才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象？假設(shè)兩個點光源干涉時，A1=A2=A，干涉條紋分布可以寫成位相差或干涉條紋對比度3．光場的空間相干性3）干涉

6、條紋的對比度與光場的空間相干性的關(guān)系第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性對于單色光源，設(shè)其在雙孔方向的長度為b，觀察屏上某點的干涉強度正比于所有點光源產(chǎn)生的干涉迭加：3．光場的空間相干性3）干涉條紋的對比度與光場的空間相干性的關(guān)系第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性干涉條紋的對比度：當對比度下降為零時，bd/R?=1，此時：這就是產(chǎn)生干涉對面光源大小的要求3．光場的空間相干性3）干涉條紋的對比度與光場的空間相干性的關(guān)系第四節(jié)分波前干涉與光的空間相干性薄膜干涉的裝置與特點一束光入射到透明媒質(zhì)薄膜上，薄膜的上下兩個表面對光的振幅分解，兩個表面的反射光在空間相遇時將發(fā)生干涉；兩個表

7、面的透射光相遇時也同樣會發(fā)生干涉。薄膜干涉可分為兩種類型：等厚干涉：干涉條紋的變化是由于薄膜的厚度引起的，即薄膜厚度相同，干涉條紋相同。等傾干涉：干涉條紋的變化是由于入射到薄膜上光線傾角決定的，即入射角相同，干涉條紋相同。1．薄膜干涉的概況第五節(jié)薄膜干涉等厚干涉的實現(xiàn)由于薄膜的厚度是不均勻，上下兩個表面反射的光不平行，在相交的區(qū)域發(fā)生干涉產(chǎn)生干涉條紋干涉條紋的定域從薄膜表面附近一直延伸到無窮遠當人眼觀察薄膜時，看到的干涉條紋是薄膜表面附近的干涉條紋1．薄膜干涉的概況第五節(jié)薄膜干涉P1．薄膜干涉的概況等傾干涉的實現(xiàn)薄膜的厚度是均勻的，上下兩個表面反射的