物理光學(xué)簡明教程（第3版） 課件 2.4干涉條紋的對比度

2.4干涉條紋的對比度

一、條紋對比度的定義分別為所考察位置附近光強(qiáng)極大值和極小值。

0<K<1，稱為“部分相干”當(dāng)條紋最清晰，稱為“完全相干”稱為“非相干”定義：影響干涉條紋對比度的主要因素：光源的大小、光源的非單色性、兩相干光波的振幅比。實(shí)際使用的光源，包含著眾多不相干的點(diǎn)源。每個(gè)點(diǎn)光源形成一對相干點(diǎn)光源，并在干涉場產(chǎn)生各自的一組條紋。各點(diǎn)光源有不同位置，各組條紋相互間存在位移。暗條紋的強(qiáng)度不再為零，條紋對比度降低。當(dāng)擴(kuò)展光源尺寸大到一定程度，對比度下降到零，完全看不見干涉條紋。多組條紋的強(qiáng)度相加二、光源大小的影響1.光源的臨界寬度臨界寬度：條紋對比度降為零時(shí)的光源寬度以S為中心的擴(kuò)展光源S‘S’’，若邊緣點(diǎn)S’和S’’到S1和S2的光程差分別為，則S‘和S’’與S產(chǎn)生的條紋相互錯(cuò)開半個(gè)條紋間距，S’和S’’的條紋錯(cuò)開一個(gè)條紋間距。此時(shí)屏幕上光強(qiáng)處處相等，光源寬度（S‘與S’’的距離）即為臨界寬度。設(shè)光源的臨界寬度為由幾何關(guān)系則引入相干孔徑角：有實(shí)際中為了能觀察到較清晰的條紋，常取該值的1/4作為光源的允許寬度bp，此時(shí)條紋對比度K=0.9。上式多被用于干涉儀中計(jì)算光源寬度的容許值。2.

空間相干性光源大小與相干空間（干涉孔徑角）成反比關(guān)系！若通過S1和S2兩小孔的光在P0點(diǎn)附近能夠發(fā)生干涉，則稱通過空間這兩點(diǎn)的光具有空間相干性。θ是擴(kuò)展光源對S?和S?連線中點(diǎn)的張角對于圓形擴(kuò)展光源，橫向相干寬度對于方形擴(kuò)展光源，相干面積圓形光源的相干面積橫向相干寬度：若通過S?和S?的光剛好不發(fā)生干涉，此時(shí)S?和S?之間的距離定義為橫向相干寬度。

實(shí)際使用的單色光源都有一定的光譜寬度。三、光源非單色性影響1.相干長度

范圍內(nèi)的每條譜線都各自形成一組干涉條紋，且除零級以外，相互有偏移。各組條紋疊加的結(jié)果使條紋對比度下降。干涉條紋消失的位置滿足光的單色性（

）決定了能產(chǎn)生清晰干涉條紋的最大光程差——相干長度波列長度就是相干長度與該干涉級m對應(yīng)的

就是允許的最大光程差2.

時(shí)間相干性兩光波只在小于相干長度的光程差下能夠發(fā)生干涉。

相干時(shí)間——光通過相干長度所需的時(shí)間由同一光源在相干時(shí)間內(nèi)不同時(shí)刻發(fā)出的光，經(jīng)過不同的路徑相遇時(shí)能夠產(chǎn)生干涉，稱這種相干性為時(shí)間相干性。光波的單色性越好，相干時(shí)間越大，光的時(shí)間相干性越好。結(jié)合有兩光波振幅相差越大，條紋對比度越低。雙光束干涉公式可寫為：其中四、兩相干光波振幅比的影響本節(jié)學(xué)習(xí)了干涉條紋的對比度及其影響因素。小結(jié)要求：1.掌握干涉條紋對比度的定義以及三個(gè)主要影響因素；2.掌握光源臨界寬度、橫向相干寬度的有關(guān)計(jì)算，理解