分波前干涉裝置光場(chǎng)的空間相干性（修正版）ppt課件.ppt

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1、第三章干涉裝置和光場(chǎng)的時(shí)空相干性§1分波前干涉裝置和光場(chǎng)的空間相干性1．實(shí)現(xiàn)干涉的基本方法1）分波前法2）分振幅法1)光強(qiáng)度：分波前干涉裝置示意圖2．分波前裝置的干涉特點(diǎn)2)相位差3)光程差注意：a、n2是像方介質(zhì)的折射率。b、雖然?0極不穩(wěn)定，但相位差（光程差）穩(wěn)定。4）干涉條紋的形狀和間距（傍軸近似）干涉條紋近似為一組等間隔的平行直線條紋若3．幾種具體干涉裝置的條紋特征1）菲涅耳雙面鏡的條紋特征，等間隔的直線條紋aS2S1CSBqOM2M1MdaP遮光板2）洛埃鏡的條紋特征注意：由于掠入射時(shí)的半波損，相交處是暗條紋。PML3）雙棱鏡的條紋特征(1)光程差：其中，?為偏向

2、角（2）條紋形狀和間距干涉條紋是等間隔的直線條紋4）白光光源的干涉條紋特征零級(jí)條紋為白光條紋，其余級(jí)次條紋彼此錯(cuò)開，呈現(xiàn)彩色條紋帶。由于：4．干涉條紋的移動(dòng)1）條紋移動(dòng)的原因光源移動(dòng)、裝置結(jié)構(gòu)變動(dòng)或光路中的媒質(zhì)變化。2）觀察條紋移動(dòng)的方法兩種方法：定點(diǎn)觀察，跟蹤觀察3）楊氏實(shí)驗(yàn)中光源在方向移動(dòng)了，求零級(jí)條紋移動(dòng)的距離？設(shè)點(diǎn)光源移動(dòng)后，零級(jí)條紋由點(diǎn)移至點(diǎn)。得：4）注意：干涉條紋的取向沿y方向，點(diǎn)光源沿y方向平移時(shí)，不會(huì)引起條紋位置的變動(dòng)。5、光源寬度對(duì)干涉條紋的影響1）光源在y方向展寬時(shí)反襯度不變2）光源在x方向展寬時(shí)反襯度下降（1）僅有兩個(gè)點(diǎn)源時(shí)的反襯度隨兩個(gè)點(diǎn)源錯(cuò)開距離的

3、增加，兩套干涉圖樣非相干迭加的反襯度逐漸下降。兩套干涉圖樣錯(cuò)開半個(gè)條紋間距時(shí)，反襯度下降為零。（2）證明：當(dāng)A和B兩個(gè)點(diǎn)源的干涉圖樣錯(cuò)開半個(gè)條紋間距時(shí)，總光強(qiáng)反襯度下降為零。已知：兩個(gè)點(diǎn)源錯(cuò)開的距離就為：其中：且：由于：即：有：則：（3）線光源時(shí)的反襯度設(shè)任一點(diǎn)光源ds距中心點(diǎn)的位移為S此點(diǎn)光源在屏幕上任一點(diǎn)P的相位差為這個(gè)點(diǎn)光源在屏幕上的光強(qiáng)分布為：其中I0為某個(gè)比例常數(shù)長度為b的連續(xù)非相干點(diǎn)源產(chǎn)生的總光強(qiáng)為：其中：反襯度：即：時(shí)，干涉條紋反襯度為零。時(shí)結(jié)論：（1）隨線光源變寬，反襯度逐漸下降（2）當(dāng)兩個(gè)邊緣點(diǎn)源錯(cuò)開半個(gè)條紋間距時(shí)反襯度不為零（3）當(dāng)線光源的兩個(gè)邊緣點(diǎn)源生

4、成的兩套干涉圖樣互相錯(cuò)開一個(gè)條紋間距時(shí)由于：此時(shí)，反襯度下降為零。(a)干涉圖樣的歸一化強(qiáng)度分布I/4I0d/2pg=1.0g=0.5g=0.8g=0.2(b)反襯度隨光源寬度的變化?u/pg00.20.40.60.81.0012345（4）光源線度繼續(xù)增加，條紋的反襯度仍然有些起伏，但起伏不大。g=0的條件：j=1,2,3,···6．光場(chǎng)的空間相干性1）兩個(gè)次波源和的部分相干性只有一個(gè)點(diǎn)光源時(shí)，，和完全相干兩個(gè)點(diǎn)光源A和B使次波源和部分相干，其相干程度可用條紋反襯度的大小衡量。若（光源線度），和部分相干若（光源線度），和完全非相干2）若雙孔間距d不變，隨光源線寬b變大，反

5、襯度下降3）若光源的線寬b不變，隨雙孔間距d變大，反襯度下降定義：給定寬度b后，在多大范圍取出的兩個(gè)次波源和還是相干的，稱為次波源和的空間相干性。4）次波源和的空間相干性下圖給出了兩個(gè)次波源和相干的空間范圍只有在如圖所示的范圍內(nèi)取出的兩個(gè)次波源才是相干的5）空間相干性的起因正是由于光源S在空間由點(diǎn)源擴(kuò)展成線光源。才引出了次波源和的空間相干性的問題，光源S的空間擴(kuò)展性就是次波源和空間相干性的起因。若b給定:兩個(gè)次波源的相干范圍即被確定6）兩個(gè)次波源的空間相干范圍（1）相干線寬:相干范圍的橫向線度（2）相干面積:若光源為面光源，則相干范圍的面積為（3）相干孔徑角:由：，和（4）

6、空間相干性反比公式:有：,稱為空間相干性反比公式已知太陽的視角約為，估算太陽光射到地面上時(shí)的相干線度和相干面積？解：取白光的中心波長為太陽光的平均波長相干線度為：相干面積為：例題1：結(jié)論：（1）若要通過雙孔直接看太陽,雙孔間距時(shí)才能看到干涉條紋。（2）在雙孔前面加上狹縫，限制太陽光源的有效寬度，構(gòu)成楊氏干涉裝置，才能在雙孔間距較大時(shí)看到干涉條紋。例題2：邁克爾遜測(cè)星干涉儀作業(yè)：5、6、7