光学教程_第4篇.ppt

计算实例 此角度是由一半的薄透镜切去a/2获得的，相当于焦点上升/下降a/2： 小角度，故 ： 解： (1)两相邻亮纹间的距离为?x=0.25mm，此时是由两平行光进行干涉，平行光间夹角有： 计算实例 屏位置距透镜为 ： (2) 所谓干涉条纹数最多，即相交尺度最大；平行光相交尺度最大为d/2，故： 最大条纹数＝5cm/(2?0.25mm)＝10条 §补充：两束平行光的干涉 菲涅耳双面镜实现两平行光干涉 菲涅耳双面镜实现两平行光干涉 考虑如图的干涉： 干涉条纹的间距： 平行光对称入射时： 考虑如图的干涉： 绝对光程差与相对光程差问题 §4.5 杨氏模型与测量 －－干涉条纹的移动 杨氏条纹的移动 造成杨氏条纹移动的原因： 1. 光源的移动； 2. 装置结构的改变； 3. 光路中介质的改变； 几种典型方案 造成杨氏条纹移动的几种典型方案： 1. 光源的移动－－双缝或单缝的移动； 2. 装置结构的改变－－增加透镜、倾斜等 3. 光路中介质的改变－－在某屏上插入某介质薄片； §4.6 光场的时间相干性和空间相干性 相干时间和相干长度 实际光源发出的光波，都不可能是时间和空间上无限延续的简谐波，而是一些断断续续的波列。设光源中原子每次发光的持续时间为?0，相应的波列长度L0有： 称?0为相干时间； L0为相干长度。 背景意义：光的相干性的初位相问题…… 超过相干长度的两列光波，即便其为一束单色光由分波前或分振幅分出的两束光，也不再相干。 相干长度与谱线宽度的关系 实际光源发出的光波最多只能发出准单色光，其波列和频谱宽度（简称频宽）如图。 频宽 线宽 光的非单色性对干涉条纹可见度的影响 以杨氏干涉为分析对象，则当光源发出中心波长为?，线宽为??的准单色光时，接收屏上任一点的光强为各种波长成份各自形成的干涉条纹在该点的光强的非相干叠加。 (a) 各种波长光干涉条纹的光强分布； (b) 非单色光干涉条纹的合成光强分布； (c) 干涉条纹的可见度随光程差变化的关系。 以波数进行理论分析…… 光源的非单色性对干涉条纹的影响 许多看来单色的谱线实际上由波长十分接近的双线或多重线组成。典型的，Na光灯的双黄线：?1=589.0nm，?2=589.6nm；水银灯中，黄色双线?1=577.0nm，?1=579.1nm。 此时，在相干装置中，两波长的干涉条纹彼此重叠（非相干叠加）将造成总干涉条纹衬比度的下降。 双线结构使条纹衬比度随光程差?L做周期变化 迈克尔逊干涉仪两臂光强相等时： 式中?L为两光束光程差，k =2?/?。 若两相邻波长分别为?1、?2的等强度单色光光程差为?L，则相差为?i＝k i ?L，k i =2?/?i。 则两谱线产生的干涉强度为： 双线结构使条纹衬比度随光程差?L做周期变化 总强度： 故条纹衬比度 条纹衬比度变化周期（空间频率 ） 单色线宽使条纹衬比度随?L单调下降 对于准单色光： 准单色光入射到迈克尔逊干涉仪上，其光强为不同波长光强的非相干叠加： 单色线宽使条纹衬比度随?L单调下降 简化地，认为i(k)在k0??k/2范围内为常数?I0/?k，则有 ： 衬比度为： 衬比度下降到0时： 相干长度 光源的空间相干性 考虑如图的杨氏干涉，当点光源移动时，可见，条纹移动的方向和光源移动的方向相反。 光源宽度对干涉条纹可见度的影响 考虑如图的杨氏干涉，当点光源移动时，可以认为是一个扩展的面光源进行照明。若边缘点S和中心点S所产生的两组条纹的位移等于半个条纹间距，则整个屏上的干涉条纹可见度为零。此时光源的宽度称为临界宽度b。 光源宽度对干涉条纹可见度的影响 临界宽度时，有： 令： 相干间距 干涉孔径角 光源宽度越大，干涉孔径角越小 光源宽度对干涉条纹可见度的影响 进一步估算干涉条纹可见度与光源宽度关系： 光源宽度对干涉条纹可见度的影响 条纹空间频率 光源宽度对干涉条纹可见度的影响 条纹临界宽度 对相邻明暗条纹： 许可宽度 §4.11 Michelson干涉仪 迈克尔逊干涉仪的结构和光路 光路中，M1和M2是两面平面反射镜，其中M2固定，M1可用精密丝杆沿滑轨移动。 迈克尔逊干涉仪的结构和光路 光路中，M1和M2是两面平面反射镜，其中M2固定，M1可用精密丝杆沿滑轨移动。 迈克尔逊干涉仪的干涉图样 光路中，当M1和M2两面平面反射镜垂直时， M2在M1中的成像为与其平行的M2’，当膜厚很小时，即发生等倾干涉。 而当M1和