2012 大学物理二 第三篇 光学第11章几何光学和第12章 光的干涉.ppt

光通过相干长度所需时间叫相干时间。 2、相干时间 的长短来衡量的。 光的单色性好， 相干时间 时间相干性也就好。 时间相干性的好坏， 就是用相干长度δM （波列长度） 或相干时间? （波列延续时间） 相干长度和相干时间就长， 光的时间相干性.MPG 迈克尔逊干涉仪中可移动反射镜能移动很远吗？ 四、空间相干性的概念 光的空间相干性.MPG 四、空间相干性的概念 ?光源宽度对干涉条纹对比度的影响 S1 d /2 S2 R D 光源宽度为 b b/2 L ? ? M N ? 0M 0N 0L I 非相干叠加 +1L ?1N x I 合成光强 I x 合成光强 b增大? x I 合成光强 0N ?x +1L 0M 0L -1N S1 d /2 S2 R D 光源宽度为 b0 b0 /2 L ? ? M N ? 0M 0N 0L I 非相干叠加 +1L ?1N 1、极限宽度 当光源宽度b增大到某个宽度b0时， 纹刚好消失： 干涉条 D d ： R b0 、d ： b0称为光源的极限宽度， △x / 2 +1L r?1 ?? d 0 ? D R · ? r2 r1 ? r?2 单色光源 b0 / 2 x L M ?? 其计算如下： 此时L端的一级明纹中心在 一级明纹： 为观察到较清晰的干涉条纹通常取 ，得光源的极限宽度： 由 d D R 极限宽度 b0 时，才能观察到干涉条纹。 当光源宽度 ——光源的极限宽度 时，才能观察到干涉条纹。 为观察到较清晰的干涉条纹通常取 有： 由 为了更清楚地观察到干涉条纹， 还可以在光源 与双狭缝 、 之间 再放置一个单狭缝，限制光源 的宽度。 3 相干间隔 R一定时，d0 越大，光场的空间相干性越好。 由 则要得到干涉条纹， 必须 。 令 —— 相干间隔 d0 b S1 S2 R d 若 b 和 R一定， 相干间隔d0 是光场中正对光源的平面上能够 产生干涉的两个次波源间的最大距离。 4 相干孔径角 S1 S2 b ?0 d0 R 相干孔径角 ? 0 越大空间相干性越好。 在θ0 范围内的光场中，正对光源的平面上 的任意两点的光振动是相干的。 相干孔径角来代替。 相干间隔也可以用 — d0 对光源中心的张角 1.时间相干性和空间相干性通常是同时存在的。 2.时间相干性影响高级条纹，零级附近总能看到。 3.空间相干性影响所有条纹，即使单色性非常好。 三 时间相干性与空间相干性的特点 ★ 普通单色光源分波面干涉 受到光源宽度的限制， 存在条纹亮度和衬比度的矛盾。 而激光光源则不受以上限制。 S1 S2 b ?0 d0 R 相干孔径角： ? 0 越小空间相干性越好。 在θ0 范围内的光场中，正对光源的平面上 的任意两点的光振动是相干的。 普通单色光源分波面干涉受到光源宽度的限制， 不受以上限制。 — d0 对光源中心的张角。 存在条纹亮度和对比度的矛盾。 而激光光源则 2、相干孔径角 * * * 迈克耳孙干涉仪 迈克耳孙在工作 迈克耳孙（A.A.Michelson） 因创造精密光学仪器，用以进行光谱学和度量学的研究，并精确测出光速，获1907年诺贝尔物理奖。 美籍德国人 全息照相实验、 迈克耳孙干涉仪至今仍是许多光学仪器的核心。 爱因斯坦赞誉道： “我总认为迈克耳孙是科学中的艺术家， 最大乐趣似乎来自实验本身的优美 的精湛， 和所使用方法 他从来不认为自己在科学上是个严格的 ‘专家’， 事实上的确不是， 他的 但始终是个艺术家。” 重要的物理思想 ＋巧妙的实验构思 ＋精湛的实验技术 ? 科学中的艺术 许多著名的实验都堪称科学中的艺术， 如： 吴健雄实验、 施—盖实验等等。 单色光源 反射镜 反射镜 与 成 角 补偿板 分光板 移动导轨 迈克尔逊干涉仪的应用 反射镜 反射镜 单色光源 光程差 的像 反射光的光程差 当 不垂直于 时，可形成劈尖型等厚干涉条纹. 反射镜 反射镜 单色光源 干涉条纹移动数目 迈克尔孙干涉仪的主要特性 两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差. 移动距离 移动反射镜 干涉条纹的移动 当 与 之间距离变大时 ，圆形干涉条纹从中心一个个长出, 并向外扩张; 距离变小时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进. 　 插入介质片后光程差 光程差变化 干涉条纹移动数目 介质片厚度 光程差