《光学》课程教学资源（课件讲稿）第三章 光的干涉 第一节 分波前干涉装置

Optics第三章光的干涉（干涉装置，光场的时空相干性)第一节分波前干涉装置

第三章 光的干涉 （干涉装置，光场的时空相干性） 第一节 分波前干涉装置

Optics第一节分波前干涉装置1.1相于光的获取方法概述1.2分波前干涉装置1.3干涉条纹的讨论1.4光场的空间相干性

第一节 分波前干涉装置 1.1 相干光的获取方法概述 1.2 分波前干涉装置 1.3 干涉条纹的讨论 1.4 光场的空间相干性

Optics1.1相干光的获取方法概述相干光所需满足的条件I(P) = I(P) + I(P) +2 /I,(P)I(P) cosS(P)频率相同。一任何波发生干涉的必要条件L2存在相互平行的振动分量。一针对失量波而言3.位相差(P)稳定一获得稳定干涉场的必要条件对于光波这一微观客体来说，保持两列高频电磁波的相位恒定是很困难的问题，因此条件3也是光波干涉中研究的重点。干涉装置构造相干光的本质是设法获得两个或多个相干的波列

1.1 相干光的获取方法概述 相干光所需满足的条件 1 2 1 2 I P I P I P I P I P P ( ) ( ) ( ) 2 ( ) ( ) cos ( )     1. 频率相同。 2. 存在相互平行的振动分量。 3. 位相差δ(P)稳定。 —任何波发生干涉的必要条件 —针对矢量波而言 —获得稳定干涉场的必要条件 对于光波这一微观客体来说，保持两列高频电磁波的相位恒定 是很困难的问题，因此条件3也是光波干涉中研究的重点。干涉 装置构造相干光的本质是设法获得两个或多个相干的波列

Optics1.1相干光的获取方法概述分波前法和分振幅法分波前法：将点光源产生的波前横向分为两个部分，使其分别通过两个光具组，经衍射、反射和折射后交叠，在一定区域产生干涉场。典型：杨氏双缝干涉分振幅法：让一束光透射到透明媒质的分界面上，光能流一部分透射、一部分反射，再通过反射镜等一系列光学元件，使反射和透射光发生交叠。典型：薄膜干涉等

1.1 相干光的获取方法概述 分波前法：将点光源产生的波前横向分为两个部分，使其分 别通过两个光具组，经衍射、反射和折射后交叠，在一定区域 产生干涉场。 典型：杨氏双缝干涉。 分波前法和分振幅法 分振幅法：让一束光透射到透明媒质的分界面上，光能流一 部分透射、一部分反射，再通过反射镜等一系列光学元件，使 反射和透射光发生交叠。 典型：薄膜干涉等

Optics1.2分波前干涉装置分波前干涉装置的基本原理SPS,2元(SIP)o元-[(SIIP)-(SIP)]△β(P)=2元(SIIP)P(P-Po十元SIIP-SIP稳定,和2不稳定4p稳定不稳定—

1.2 分波前干涉装置 分波前干涉装置的基本原理 S S1 S2 d 1 0 2 0 2 ( ) ( ) 2 ( ) ( ) P SIP P SIIP                  2 ( ) [( ) ( )] P SIIP SIP       φ0不稳定 φ1和φ2不稳定 SIIP- SIP稳定 Δφ稳定

Optics1.2分波前干涉装置分波前干涉装置的基本原理分波前干涉的关键在于设法从波前上获得两个或多个相干的波列分波前装置中的每一孔或每一个狭缝都是光波场中的一点，这些孔和狭缝的作用相当于在波前上取一点，或将波前分割，同相位不同相位杨氏双缝干涉是一种典型的分波前干涉装置缺点：光源利用率低

1.2 分波前干涉装置 分波前干涉装置的基本原理 分波前干涉的关键在于设法从波前上获得两个或多个相干的波列。 分波前装置中的每一孔或每一个狭缝都是光波场中的一点，这些 孔和狭缝的作用相当于在波前上取一点，或将波前分割。 杨氏双缝干涉是一种典型的分波前干涉装置 缺点：光源利用率低 同相位 不同相位

Optics1.2分波前干涉装置菲涅耳（Fresnel）双面镜两反射镜面间夹角（很小的角度），光源到两镜面交线距离为1重叠区域出现等距的平行干涉条纹SM8SM2D由图可见，,ZS,OS=2α,ZS,OS=2α+2，所以ZS,OS,=2D=L+rcosed = S,S, =2rsin~2erAx两光源间隔条纹间距光源到接收屏距离

1.2 分波前干涉装置 菲涅耳（ Fresnel ）双面镜  M1 M2 1 S 2 S S 2 r O 重 叠 区 域 出 现 等 距 的 平 行 干 涉 条 纹  由图可见，∠S1OS＝2α， ∠ S2OS＝2α＋2ε，所以∠ S1OS2 ＝2ε 两反射镜面间夹角ε（很小的角度），光源到两镜面交线距离为r 1 2 d S S r r    2 sin 2   D L r   cos d D L D x d    两光源间隔 光源到接收屏距离 条纹间距

Optics1.2分波前干涉装置洛埃德（Lloyd）镜1hMM思考：中央条纹是LoL,V亮点还是暗点？

1.2分波前干涉装置 洛埃德（ Lloyd ）镜 M S S M L2 L0 L1 d h 思考：中 央条纹是 亮点还是 暗点？

Optics1.2分波前干涉装置菲涅耳双棱镜h=(n-1)αl28 ~(n -1)αhShS1~(n-1)α1两列球面波的干涉两列平面光的干涉也可以将棱镜沿水平方向翻转，此时h不变

1.2 分波前干涉装置 菲涅耳双棱镜 h  n      ( 1) n     ( 1) n 两列平面光的干涉 S 1 S 1 S h n l   ( 1) l h 两列球面波的干涉 也可以将棱镜沿水平方向翻转，此时h不变

Optics1.2分波前干涉装置干涉花样的比较杨氏双缝花样菲涅耳双棱镜花样劳埃德镜花样

1.2 分波前干涉装置 干涉花样的比较 杨氏双缝花样 劳埃德镜花样 菲涅耳双棱镜花样