1.4_干涉条纹的可见度

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,X,I,I,min,I,max,I,max,1,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,一、干涉条纹的可见度,为了描述干涉图场中的强弱对比，引入,可见度,（或,对比度,，,反衬度,）的概念,.,I,max,I,min,物理意义：,若,I,min,=0,，,暗条纹是全黑，,V,=1,，,对比度最好,若,I,min,=I,max,，,明暗条纹强度一样，,V,=0,，,对比度最差,(,没有条纹）,其他情况下，,V,介于,1,和,0,之间。,（,1,）可见度的定义,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,影响干涉条纹可见度的因素很多，对于理想的相干点光源发出的光波，主要因素是,两相干光的振幅比,。,（,2,）两列波相干叠加的干涉条纹对比度,对于两列波相干叠加，强度随位相差分布，有,讨论：,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,能产生明显的干涉现象的补充条件：,两光束的光强（或振幅）不能相差太大。,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,二、光源的非单色性对干涉条纹的影响,实际的单色光源，他们所发出的光波都不是严格,的单一频率（波长）的光，它包含着一定的波长范围,。,各组条纹非相干叠加的结果会使条纹的可见度下降。,极大值位置的范围由,决定,称为,明条纹宽度,.,随着干涉级次的提高，干涉条纹的宽度增大，干涉条纹的可见度便相应的降低,.,+,合成光强,1,2,3,4,5,6,0,1,2,3,4,5,0,I,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,能产生干涉条纹的最大光程差为,max,=,能观察到的,最大干涉级次,为,能产生干涉的,最大光程差,可以写为,相干长度,.,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,三、时间相干性,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,波列长度,L,和发光持续时间,t,之间满足：,由于原子发光在时间上是断断续续的，实际上只能得到有限长的波列,L,。,原子持续发光的时间,t,，,称为,相干时间,。,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,两光波在相遇点的,光程差应小于波列的长度。,产生干涉的另一必要条件是：,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,可见：光源的单色线度宽,越小,，或发光时间,t,越长,，则,波列,长度,越长,。如果在光程差比较大的地方还可观察到比较清晰的干涉条纹，则说明光源的,相干性好,。,这种由,单色线宽,所决定的光波的相干性称为,时间相干性,。,四、光源的线度（扩展单色光源）,对干涉条纹的可见度的影响,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,r,1,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,s,到,s,1,和,s,2,的光程差为,当,光程差,等于,半个波长,时,，,s,在,P,0,点产生,第一级暗条纹，,而,s,在,P,0,点产生,第零级明条纹，,干涉条纹的可见度为零。,d,是能看见干涉条纹时两线光源的最大距离，超过此距离则无干涉条纹。,r,1,d,0,是要看见干涉条纹时扩展光源的最大线度，称为,临界宽度,，超过此宽度的扩展光源则无干涉条纹。,普通光源的宽度越小，可见度越高。这就是分波面法干涉一类的双光束干涉装置必须采用点、缝光源的原因。,为了获得清晰的干涉条纹，光源宽度一般限制在,临界宽度的四分之一,。,若减小两缝之间的距离,d,，,则,d,0,增加，此时用更宽的光源也能看到干涉条纹。,扩展光源宽度,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,五、空间相干性,决定了杨氏干涉装置的参数。对给定的扩展光源（线度,d,0,），双孔或双缝间最大距离,d,max,为,公式,双孔或双缝间距超过此距离，则无干涉条纹出现。此即是光场的,空间相干性,。,1.4,干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性,光学,六、应用举例,b,d,r,星体,由,有,设星体为相干光源，利用空间相干性可以,测遥远的,猎户座,星体的,角直径,设观察双缝距离为,d,，,使,，,则条纹消失,。,19,利用干涉条纹消失测星体角直径,1920,年,12,月测得：,猎户座,星,nm,（,橙色）,解析,作业,P66 1.2,、,1.4,、,1.5,和,1.6,