第三章干涉装置光场的时空相干性 教学目标 1、掌握光的各种干涉装置和干涉仪,光的干涉 现象及其应用。 2、掌握分波前法,分振幅法分解波列的方法。 3、掌握光场的空间相干性和时间相干性概念 重点、难点 各种干涉装置和干涉仪的工作原理,光场的空 间相干性和时间相干性。难点为光源宽度和非单值 性对干涉条纹的反衬度的影响的分析
G a n n a n Te a c h e r s C o l l e g e S c h o ol o f P h y sic s a n d Ele c t r o nic I n fo r m a tio n S cie n c e 第三章 干涉装置 光场的时空相干性 教学目标： 1、掌握光的各种干涉装置和干涉仪，光的干涉 现象及其应用。 2、掌握分波前法，分振幅法分解波列的方法。 3、掌握光场的空间相干性和时间相干性概念。 重点、难点： 各种干涉装置和干涉仪的工作原理，光场的空 间相干性和时间相干性。 难点为光源宽度和非单值 性对干涉条纹的反衬度的影响的分析
第三章干涉装置光场的时空相干性 当两个或两个以上振动方向相同、频率相同的单色 光波在空间产生叠加时,叠加区域内将出现周期性的强 度分布图象,这就是光的干涉。 通常情况下光波不能自然地产生干涉,这是由光波 的辐射方式决定的。光源中的每一个原子、分子都可产 生光波,它们发射的是持续时间约10-9秒的波列。每 波列除频率相同外,初位相和矢量的振动方向都是随机 的,因此,相干条件很难满足 为使实际光波实现干涉,必须设法使其满足干涉的 条件,因而设计了各种干涉的实验装置和干涉仪。这些 装置实现干涉的方法可分为两类:分波前法和分振幅法 本章将对光的干涉条件和干涉装置进行系统介绍
G a n n a n Te a c h e r s C o l l e g e S c h o ol o f P h y sic s a n d Ele c t r o nic I n fo r m a tio n S cie n c e 第三章 干涉装置 光场的时空相干性 当两个或两个以上振动方向相同、频率相同的单色 光波在空间产生叠加时，叠加区域内将出现周期性的强 度分布图象，这就是光的干涉。 通常情况下光波不能自然地产生干涉，这是由光波 的辐射方式决定的。光源中的每一个原子、分子都可产 生光波，它们发射的是持续时间约10－9秒的波列。每一 波列除频率相同外，初位相和矢量的振动方向都是随机 的,因此，相干条件很难满足。 为使实际光波实现干涉，必须设法使其满足干涉的 条件，因而设计了各种干涉的实验装置和干涉仪。这些 装置实现干涉的方法可分为两类：分波前法和分振幅法。 本章将对光的干涉条件和干涉装置进行系统介绍
第三章干涉装置光场的时空相干性 §1分波前干涉装置光场的空间相干性 各种分波前干涉装置 1、各种分波前干涉装置的共同特点和原理 d s S D 图1-1分波前干涉装置示意图
G a n n a n Te a c h e r s C o l l e g e S c h o ol o f P h y sic s a n d Ele c t r o nic I n fo r m a tio n S cie n c e 第三章 干涉装置 光场的时空相干性 §1 分波前干涉装置 光场的空间相干性 一、 各种分波前干涉装置 1、各种分波前干涉装置的共同特点和原理
第三章干涉装置光场的时空相干性 2、非涅耳双面镜和双棱镜 M d 山击m R B (a)装置 装置 (b)干涉条纹 (b)干涉条纹 图1-2菲涅耳双面镜 图1-3菲涅耳双棱镜
G a n n a n Te a c h e r s C o l l e g e S c h o ol o f P h y sic s a n d Ele c t r o nic I n fo r m a tio n S cie n c e 第三章 干涉装置 光场的时空相干性 2、非涅耳双面镜和双棱镜
第三章干涉装置光场的时空相干性 3、洛埃镜 录功功 (a)装置 (b)干涉条纹 图1-4洛埃镜
Gannan Teachers College School of Physics and Electronic Information Science 第三章 干涉装置 光场的时空相干性 3、洛埃镜
第三章干涉装置光场的时空相干性 条纹形状与间距 D △x D是S1、S2所在的平面到屏幕的距离,d是S1、S2的间距离。 对于非涅耳双面镜: (B+C) △x 2aB (B+C) 对于非涅耳双棱镜: 2(n-1)aB 对于洛爱镜: D 2a
G a n n a n Te a c h e r s C o l l e g e S c h o ol o f P h y sic s a n d Ele c t r o nic I n fo r m a tio n S cie n c e 第三章 干涉装置 光场的时空相干性 二、 条纹形状与间距 d D x D是S1、 S2所在的平面到屏幕的距离，d是S1、 S2的间距离。 对于非涅耳双面镜： 对于洛爱镜： B B C x 2 ( ) a D x 2 对于非涅耳双棱镜： n B B C x 2( 1) ( )
第三章干涉装置光场的时空相干性 三、干涉条纹的移动 1、造成条纹移动的原因: 光源的移动,装制结构的变动,光路中媒质的 变化。 2、探讨干涉条纹移动的方式: 观察干涉场中一固定点,有多少条纹移过 或跟踪干涉场中某一级条纹,看它朝什么方向移 动,移动了多少距离 3、干涉条纹移动数N与光程差改变量的关系: 6(△L)=N
G a n n a n Te a c h e r s C o l l e g e S c h o ol o f P h y sic s a n d Ele c t r o nic I n fo r m a tio n S cie n c e 第三章 干涉装置 光场的时空相干性 三、干涉条纹的移动 1、造成条纹移动的原因： 光源的移动，装制结构的变动，光路中媒质的 变化。 2、探讨干涉条纹移动的方式： 观察干涉场中一固定点，有多少条纹移过； 或跟踪干涉场中某一级条纹，看它朝什么方向移 动，移动了多少距离。 3、干涉条纹移动数N与光程差改变量的关系： (L) N
第三章干涉装置光场的时空相干性 4、杨氏实验中条纹位移与点源位移的关系: R1-r1-R2 0 R-R 代、d6 R dax D 图15杨氏实验中光源的位移引起干涉条纹的位移x &x=-ds R
G a n n a n Te a c h e r s C o l l e g e S c h o ol o f P h y sic s a n d Ele c t r o nic I n fo r m a tio n S cie n c e 第三章 干涉装置 光场的时空相干性 4、杨氏实验中条纹位移与点源位移的关系： s R D x D d x r r R d s R R R R r r R r R r L P 2 1 1 2 1 2 2 1 1 1 2 2 0 0 ( ')
第三章干涉装置光场的时空相干性 四、光源宽度对干涉条纹反衬度的影响 任何光源总有一定的宽度; 光源可以看着由许多不相干的电光源组成的; 每一个电光源都有一套自己的干涉条纹 屏幕上的总强度是各套干涉条纹的非相干迭加 (再次迭加) 迭加的结果对反衬度的清晰度有利还是不利, 不同情况要作具体分析
G a n n a n Te a c h e r s C o l l e g e S c h o ol o f P h y sic s a n d Ele c t r o nic I n fo r m a tio n S cie n c e 第三章 干涉装置 光场的时空相干性 四、光源宽度对干涉条纹反衬度的影响 任何光源总有一定的宽度； 光源可以看着由许多不相干的电光源组成的； 每一个电光源都有一套自己的干涉条纹； 屏幕上的总强度是各套干涉条纹的非相干迭加； （再次迭加） 迭加的结果对反衬度的清晰度有利还是不利， 不同情况要作具体分析
第三章干涉装置光场的时空相干性 光源 AADM签 图16光源宽度对干涉条纹反衬度的影响
Gannan Teachers College School of Physics and Electronic Information Science 第三章 干涉装置 光场的时空相干性