CH4-7

光源的空間展寬對(duì)干涉條紋可見度的影響

光場(chǎng)的空間相干性部分相干性

Theeffectofspatialexpansionoflightsourceonthefringevisibility,thespatialcoherenceoflightfieldandpartialcoherence4.7光源的空間展寬對(duì)干涉條紋可見度的影響

光場(chǎng)的空間相干性部分相干性一.點(diǎn)光源位置移動(dòng)對(duì)干涉條紋的影響(1)SS零級(jí)亮紋中心Po

Po

(2)

S上移，亮紋下移(3)S下移，亮紋上移傍軸近似：在光源和屏至雙孔距離一定的條件下，條紋平移的距離和光源平移的距離成正比。條紋移動(dòng)的方向和光源移動(dòng)的方向相反由于干涉條紋的取向沿y方向，當(dāng)點(diǎn)光源沿y方向平移時(shí)，不會(huì)引起干涉條紋的變動(dòng)用線光源可增加干涉條紋的亮度，卻不會(huì)引起條紋位置的變化二.光源寬度對(duì)干涉條紋可見度的影響設(shè)光源只包含兩個(gè)強(qiáng)度相等的發(fā)光點(diǎn)S和S

S和S

不相干，各自在屏上產(chǎn)生一組條紋。兩組條紋的間距相等，但彼此有位移。

兩組條紋恰好相對(duì)平移半個(gè)條紋時(shí)，可見度為02.設(shè)光源為寬度為b的面光源lDI非相干疊加+1L0S

0S0S

b/2t/2S

SS

S1S2xI合成光強(qiáng)0N

x+1L0M0L-1N=Dλ/t(1)通常01(2)當(dāng)S和S

產(chǎn)生的條紋剛好平移半個(gè)周期時(shí)

＝0臨界寬度—當(dāng)光源兩端S

和S

在屏上的條紋平移一個(gè)條紋間距，使干涉條紋剛好消失時(shí)對(duì)應(yīng)的光源寬度如圖：S

的＋1級(jí)與S

的0級(jí)重合o

Dl+1L·d2d1

R1R2單色光源b

/2·xS

△x/2S

b－光源的臨界寬度2.受雙縫間距及位置限制1.

時(shí)才能觀察到干涉條紋對(duì)給定的，只要滿足在雙孔前任一觀察屏上都可得到干涉條紋*引入干涉孔徑角—t對(duì)光源中心的張角α

表明：干涉孔徑角

與光源寬度b成反比，光源寬度越小，干涉孔徑角越大，光場(chǎng)的空間相干性越好?！喔砷g距t空間相干性反比公式定量計(jì)算條紋可見度與光源寬度的關(guān)系在P點(diǎn)疊加的光強(qiáng)為：注意：I0--

單位光源寬度通過一個(gè)縫在屏上P點(diǎn)產(chǎn)生的光強(qiáng)積分得令：P點(diǎn)光強(qiáng)f為屏上干涉條紋間距的倒數(shù)，即條紋空間頻率

光源臨界寬度光源寬度增加

可見度減小光源寬度增為時(shí)

可見度為零結(jié)論：光源的許可寬度空間相干性是光場(chǎng)中不同點(diǎn)在同一時(shí)刻的光振動(dòng)的相關(guān)程度，用屏上干涉條紋的可見度來定量描述若兩列波振幅相等相干程度

條紋對(duì)比度完全相干完全不相干部分相干

?若光源寬度干涉條紋的可見度為0，稱光場(chǎng)中兩點(diǎn)S1和S2是空間不相干的?若光源寬度干涉條紋的可見度大于0，稱光場(chǎng)中兩點(diǎn)S1和S2是空間相干的

例1

在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)裝置中，已知求光源縫

S的許可寬度。解：由光源的許可寬度為了獲得大于90%的可見度,光源縫寬不應(yīng)超過0.05mm關(guān)于干涉孔徑角的說明：干涉孔徑角定義1：雙孔間距t對(duì)光源中心的張角α

o

Dl+1L·d2d1

R1R2單色光源b

/2·xS

△x/2S

t楊氏雙孔實(shí)驗(yàn)裝置干涉孔徑角定義2：到達(dá)干涉場(chǎng)中某點(diǎn)