時間相干性 光的干涉應(yīng)用

1、由于大學(xué)物理期中網(wǎng)絡(luò)考試后半段并發(fā)訪問人數(shù)由于大學(xué)物理期中網(wǎng)絡(luò)考試后半段并發(fā)訪問人數(shù)很集中，各班級有部分同學(xué)由于各種原因沒有來得很集中，各班級有部分同學(xué)由于各種原因沒有來得及參加網(wǎng)考，故面上各班級及參加網(wǎng)考，故面上各班級大學(xué)物理網(wǎng)考的時間向大學(xué)物理網(wǎng)考的時間向后延長。后延長。暫定即日起為系統(tǒng)維護(hù)和整理時間，暫定即日起為系統(tǒng)維護(hù)和整理時間，網(wǎng)考時間從網(wǎng)考時間從11月月20號晚間號晚間23點(diǎn)起后延點(diǎn)起后延8天天。大學(xué)物理教學(xué)中心大學(xué)物理教學(xué)中心2014/11/16網(wǎng)考延期通知網(wǎng)考延期通知1時間相干性時間相干性相干長度與相干時間相干長度與相干時間2光的干涉應(yīng)用光的干涉應(yīng)用等厚條紋的應(yīng)用等厚條紋的應(yīng)用

2、邁克耳遜干涉儀邁克耳遜干涉儀一一.光的非單色性光的非單色性準(zhǔn)單色光、譜線寬度準(zhǔn)單色光、譜線寬度 0 oII0I0 /2 譜線寬度譜線寬度 Ei+1 Ei+1Ei Ei5時間相干性時間相干性二二.非單色性對干涉條紋的影響非單色性對干涉條紋的影響Ix012345 o + (/2) 0 - (/2)0123456合成光強(qiáng)合成光強(qiáng)I)dD(x M m)2)(1( m)2( m長波干涉的最大級次：長波干涉的最大級次：m相應(yīng)光程差：相應(yīng)光程差： M三三.相干長度與相干時間相干長度與相干時間1.相干長度相干長度兩列光兩列光能發(fā)生干涉的最大光程差能發(fā)生干涉的最大光程差 2 mM就是相干長度就是相干長度 M產(chǎn)生

3、干涉的有效長度產(chǎn)生干涉的有效長度2波列長度波列長度 cM 光通過相干長度所需時間光通過相干長度所需時間3.相干時間相干時間 M erR平晶平晶平凸透鏡平凸透鏡 o6應(yīng)應(yīng)用用一一.等厚條紋的應(yīng)用等厚條紋的應(yīng)用1.牛頓環(huán)及其應(yīng)用牛頓環(huán)及其應(yīng)用1）原理）原理光程差：光程差：22ne 暗環(huán)：暗環(huán)：2) 12(22 men222()rRR e 2eR 顯微鏡顯微鏡o平凸透鏡平凸透鏡平晶平晶分束鏡分束鏡M.S暗環(huán)半徑暗環(huán)半徑nmRrm/ 20,1,2enmm 圓環(huán)向中心圓環(huán)向中心收縮，消失收縮，消失動態(tài)：動態(tài)：,me 一 定 暗環(huán)暗環(huán)測測 k、rk+m、rm，知知R，可可得得檢驗檢驗透鏡球表面質(zhì)量透鏡球表

4、面質(zhì)量2）牛頓環(huán)的應(yīng)用牛頓環(huán)的應(yīng)用暗紋暗紋標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)驗規(guī)驗規(guī)待測待測透鏡透鏡 知知，可可得得RnkRrrmkm/22 內(nèi)疏外密內(nèi)疏外密nRmrm/) 2/ 1( nkRrrmkm/22 白光源？白光源？ rm 一定一定mnRrrmm4/1 亮環(huán)半徑亮環(huán)半徑條紋間距條紋間距例：空氣中牛頓環(huán)某一明環(huán)的直徑為例：空氣中牛頓環(huán)某一明環(huán)的直徑為3.00mm，它外面，它外面第第5個明環(huán)的直徑為個明環(huán)的直徑為4.60mm，R=1.03m，求單色光的波長，求單色光的波長解：解：22/m kmrrkRn 224mkmddkR 22()/(4)m kmddkR 226(4.633.00 )10/ (451.03)

5、nm590 解：解：erR平晶平晶平 凸平 凸透鏡透鏡 oL fPor環(huán)環(huán)B en n n n i rACD21Siii 條紋形狀條紋形狀內(nèi)疏外密同心環(huán)內(nèi)疏外密同心環(huán)同左同左成像位置成像位置凸透鏡面上凸透鏡面上無窮遠(yuǎn)（焦平面）無窮遠(yuǎn)（焦平面）中心斑的級次中心斑的級次最小最小最大最大2sin2222 inne動態(tài)動態(tài)收縮，消失收縮，消失外擴(kuò)，涌出新環(huán)外擴(kuò)，涌出新環(huán)例：白光照射，比較牛頓環(huán)和等傾條紋的條紋形狀、成例：白光照射，比較牛頓環(huán)和等傾條紋的條紋形狀、成像位置、暗環(huán)中心斑的級次、動態(tài)。像位置、暗環(huán)中心斑的級次、動態(tài)。 環(huán)環(huán),me 一一 定定2.劈尖劈尖的應(yīng)用的應(yīng)用根據(jù)條紋間隔根據(jù)條紋間隔測波

6、長、折射率，小角度測波長、折射率，小角度)2( nL 測測細(xì)小直徑、厚度、微小變化細(xì)小直徑、厚度、微小變化)2/( ne 等厚暗紋等厚暗紋待測工件待測工件平晶平晶表面不平度表面不平度中部有凸起中部有凸起例：例：1) =589.3nm.L=0.500mm 求求 h 2)判斷判斷A和和B的長短的長短h待測待測標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)平晶平晶AB平臺平臺d=5.00cm解：解：1）)2( nL )2( L (2 )hddL m29.5 2）輕壓輕壓B，條紋間距增加，條紋間距增加，B比比A長長反之，反之，A比比B長。長。二二邁克耳遜干涉儀邁克耳遜干涉儀1.儀器結(jié)構(gòu)、光路儀器結(jié)構(gòu)、光路2.工作原理工作原理（空氣）薄膜干

7、涉（空氣）薄膜干涉M 1 M2M 1、M2有小夾角有小夾角十字叉絲十字叉絲等厚條紋等厚條紋M 122 11 S半透半反膜半透半反膜等傾條紋（同心圓環(huán)）等傾條紋（同心圓環(huán)）等厚條紋等厚條紋n1 十字叉絲十字叉絲等傾條紋等傾條紋M2M1G1G2E3測量量：測量量：dn 2 M 122 11 S半透半反膜半透半反膜M2M1G1G2EM1平移平移 d 的的光程差：光程差：等厚：等厚： N 4.邁克耳遜干涉儀的應(yīng)用邁克耳遜干涉儀的應(yīng)用等傾：等傾：等傾條紋等傾條紋測測 中心涌出（湮沒）中心涌出（湮沒）N 個斑個斑干涉條移過干涉條移過N 條條等厚條紋等厚條紋測介質(zhì)測介質(zhì)n1 或介質(zhì)厚度或介質(zhì)厚度e den1

8、 十字叉絲十字叉絲等傾條紋等傾條紋十字叉絲十字叉絲等厚條紋等厚條紋 aen 12M1平移距離平移距離 d薄膜厚度變化薄膜厚度變化a為實數(shù)為實數(shù)例：用鈉黃光（例：用鈉黃光（ 1= 589.0nm, 2=589.6nm）照射邁氏干涉儀）照射邁氏干涉儀（n0=1)，當(dāng)，當(dāng)M1一直往前移動時，反射條紋周期性變?yōu)榍逦湍Ｒ恢蓖耙苿訒r，反射條紋周期性變?yōu)榍逦湍：?，計算在干涉條紋相鄰兩次為清晰之間，糊，計算在干涉條紋相鄰兩次為清晰之間，M1 移動的距離移動的距離 d解：解： 清晰：清晰：模糊：模糊：兩波長的兩波長的光光亮紋重疊亮紋重疊兩波長的兩波長的光光亮紋和暗紋亮紋和暗紋重疊重疊清晰時的光程差清晰時的光程差112 md 22 m 221122 dmdm 下一個清晰