2022-2023学年高二物理竞赛课件：分波前干涉 空间相干性

分波前干涉 空间相干性 分波前干涉 空间相干性 主要内容： 1. 杨氏干涉实验 2. 菲涅耳双面镜实验 3. 劳埃德镜实验 *4. 光波的空间相干性 理学院 物理系 陈强 杨氏干涉实验 通过一些技术方法( 例如:通过并排的两个小孔)从一个光源发出的同一光波列的波前上取出两个子波源，该获得相干光的方法为分波前法. 1. 杨氏干涉实验装置及实验现象 A B 光源 理学院 物理系 陈强 2. 干涉图样 极值位置 光强极小位置 光强极大位置 只在z轴附近观察 由上式得 在实际的干涉实验中 d << D , 理学院 物理系 陈强 光强分布图 I k 0 1 2 -1 -2 4I0 x 0 x1 x2 x-2 x-1 理学院 物理系 陈强 屏上z轴附近分布着一系列平行、等间距、等强度的条纹. (2) 干涉条纹中，在极大与极小值之间，光强逐渐过渡变化， 且是非线性的变化. 讨论 条纹间距 (3) 当用白光作为光源时，在中央零级白色条纹两边对称地排列着几条彩色条纹.同级条纹由中心向两侧的色序为紫 红. 若 有 理学院 物理系 陈强 6 (4) 间距与波长关系 4I0 I x 0 x1 x2 x-2 x-1 当d和D保持不变时， 由于 ， (5) 间距Δx与两缝间距d关系 当和D保持不变时， 由于 ， 理学院 物理系 陈强 分波前干涉 1. 菲涅耳双面镜实验 S • • • d S1 S2 L r x O (1) 调节两平面镜之间的夹角j ，可改变S1和S2间距，从而改变屏幕上干 涉条纹的疏密程度. 说明 (2) j 必须很小，否则干涉条纹过密，将观察不到明显的干涉现象. 理学院 物理系 陈强 8 2.劳埃德镜实验 S • • x O 接触处, 屏上O 点出现暗条纹 半波损失 半波损失: 光波从折射率小的光疏介质向折射率大的光密 介质入射时，反射光要产生数值为  的相位突 变.这相当于反射光波多走了(或少走了)半个 波长. O • 理学院 物理系 陈强 9 光波的空间相干性 1. 干涉条纹的可见度 两束相干光波叠加时，光强分布为 可见度 (描述条纹清晰度的物理量) 则 两束光波的强度越接近，可见度越大，干涉条纹就越清晰. 结论 理学院 物理系 陈强 10 2. 空间相干性 O B S1 S2 • • d SB SC • • • SA b D • I 此时，整个屏幕上处处强度相等，观察不到干涉条纹， 该光源线度为干涉容许的光源最大尺度. 此时满足： 由几何关系可得： 理学院 物理系 陈强 11 由于 结果表明：光源的线度满足 理学院 物理系 陈强 $