《平板的双光束干涉》PPT课件.ppt

光的空间相干性光的空间相干性lbc光源的临界宽度光源的临界宽度12.4 平板的双光束干涉平板的双光束干涉分振幅法产生干涉的实验装置因其分振幅法产生干涉的实验装置因其既可以使用既可以使用扩展扩展光源光源，又可以获得可见度的干涉条纹，又可以获得可见度的干涉条纹，解决了条纹，解决了条纹亮度和可见度的矛盾而被广泛地应用。亮度和可见度的矛盾而被广泛地应用。1二、平行平板产生的干涉平行平板产生的干涉等倾干涉等倾干涉由扩展光源发出的一束光经平行平板的上下表面的由扩展光源发出的一束光经平行平板的上下表面的反射和折射后，将在在反射和折射后，将在在无穷远处无穷远处，或者，或者透镜焦平面透镜焦平面上上相遇。由于在相遇位置，两束光来自于同一光线相遇。由于在相遇位置，两束光来自于同一光线SA，因此能够产生干涉现象，并且干涉孔径角，因此能够产生干涉现象，并且干涉孔径角=02光束光束1和和2两者之间的光程差为两者之间的光程差为如果平板是绝对均匀的，折射率如果平板是绝对均匀的，折射率 n 和厚度和厚度 h 均为常均为常数数，则光程差只决定于入射光在平扳上的入射角则光程差只决定于入射光在平扳上的入射角1。等倾干涉等倾干涉：具有相同入射角的光经平板两表面反射：具有相同入射角的光经平板两表面反射所形成的反射光，在其相遇点上有相同的光程差，所形成的反射光，在其相遇点上有相同的光程差，也就是说也就是说,凡入射角相同的光，形成同一干涉条纹凡入射角相同的光，形成同一干涉条纹。3产生等倾干涉的装置如图：产生等倾干涉的装置如图：透镜光轴与平行平板透镜光轴与平行平板 G 垂直时垂直时，等倾干涉条纹是一，等倾干涉条纹是一组组同心圆环同心圆环，其中心对应，其中心对应l=2=0 的干涉光线，即的干涉光线，即透镜光轴上透镜光轴上。4因为光程差越大，对应的条纹干涉级次越高。因为光程差越大，对应的条纹干涉级次越高。所以愈所以愈接近等倾圆环中心，其相应的入射光线的角度接近等倾圆环中心，其相应的入射光线的角度 2 愈愈小小，光程差愈大，光程差愈大，干涉条纹级数愈高干涉条纹级数愈高。考虑到半波损失，光程差改写为考虑到半波损失，光程差改写为光程差光程差=m(m=0,1,2)的位置为的位置为亮条纹亮条纹；光程差光程差=(m+1/2)的位置为的位置为暗条纹暗条纹。干涉场某一点的干涉强度表示为干涉场某一点的干涉强度表示为5条纹角半径：条纹角半径：条纹半径对透镜中心的张角条纹半径对透镜中心的张角角半径表征了条纹的半径大小角半径表征了条纹的半径大小平板厚度越大，条纹角半径就越小，条纹半径越小平板厚度越大，条纹角半径就越小，条纹半径越小中心亮条纹中心亮条纹中心暗条纹中心暗条纹条纹半径：条纹半径：6条纹的角间距：条纹的角间距：相邻条纹相邻条纹对透镜中心的张角之差对透镜中心的张角之差角间距表征了相邻两条纹之间的距离角间距表征了相邻两条纹之间的距离靠近中心的条纹较疏，离中心越远的条纹约密，里靠近中心的条纹较疏，离中心越远的条纹约密，里疏外密疏外密7较厚的平行平板产生的等倾较厚的平行平板产生的等倾干涉圆环，其半径要比较薄干涉圆环，其半径要比较薄的平板产生的的平板产生的圆环半径小圆环半径小。愈向边缘愈向边缘，条纹愈密条纹愈密。8透射光的等倾干涉条纹透射光的等倾干涉条纹SLP由光源由光源 S 发出、透过平板发出、透过平板和透镜到达焦平面上和透镜到达焦平面上 P 点点的两支光同样可以产生等的两支光同样可以产生等倾干涉条纹。不过倾干涉条纹。不过两束光两束光之间没有附加半波光程差之间没有附加半波光程差经平板产生的两支透射光和两支反射光的光程差恰好经平板产生的两支透射光和两支反射光的光程差恰好相差相差 /2，相位差相差相位差相差，因此因此，透射光与反射光的等透射光与反射光的等倾倾干涉条纹是互补的干涉条纹是互补的。9三、楔形平板产生的干涉三、楔形平板产生的干涉等厚干涉等厚干涉扩展光源中的某点扩展光源中的某点 S0 发出一束光，经楔形发出一束光，经楔形板两表面反射的两支板两表面反射的两支光相交于光相交于 P 点，产生点，产生干涉，其光程差为干涉，其光程差为S0ABCPh12在实用的干涉系统中，板的楔角都不大可以近似地利在实用的干涉系统中，板的楔角都不大可以近似地利用平板的计算公式代替，光程差应为用平板的计算公式代替，光程差应为h 是楔形扳在是楔形扳在 B 点的厚度点的厚度;2 是入射光在是入射光在 A 点的折射角点的折射角.10对于一定的入射角，光程差对于一定的入射角，光程差只依赖于反射光处的平板厚只依赖于反射光处的平板厚度度 h。因此，这种干涉称为。因此，这种干涉称为等厚干涉等厚干涉。棱线总处于暗条棱线总处于暗条纹的位置纹的位置。SL1L2MGEBBA1ABCC1nnaned条纹间距：条纹间距：相邻亮条纹相邻亮条纹(或暗条或暗条纹纹)间的距离间的距离平板厚度的变化：平板厚度的变化：11解释：条纹出现弯曲的原因解释：条纹出现弯曲的原因12干涉条纹的定域与非定域干涉条纹的定域与非定域两个单色相干点光源两个单色相干点光源在空间任意一点相遇，总有一个在空间任意一点相遇，总有一个确定的光程差，从而产生一定的强度分布，并且能够确定的光程差，从而产生一定的强度分布，并且能够观察到清晰的干涉条纹，这种干涉称为非定域干涉。观察到清晰的干涉条纹，这种干涉称为非定域干涉。SS1S2双棱双棱镜镜 菲涅耳双棱镜的干涉菲涅耳双棱镜的干涉菲涅耳双棱镜的干涉菲涅耳双棱镜的干涉13l如果一个如果一个单色扩展光源单色扩展光源，由于光的空间相干性的影响，由于光的空间相干性的影响，在空间任意一点，光源上每一点发出的到达该点的两在空间任意一点，光源上每一点发出的到达该点的两束光的光程差不同，产生各自的一组干涉条纹。这些束光的光程差不同，产生各自的一组干涉条纹。这些干涉条纹之间有相对位移，因此，所观察到的干涉条纹之间有相对位移，因此，所观察到的干涉条干涉条纹可见度随着观察地点不同而变化，纹可见度随着观察地点不同而变化，这种干涉称为这种干涉称为定定域干涉域干涉。能够观察到清晰条纹的区域成为定域区。能够观察到清晰条纹的区域成为定域区定域干涉是扩展光源的特征定域干涉是扩展光源的特征。14对于特定的装置，如何判断定域或者非定域干涉对于特定的装置，如何判断定域或者非定域干涉定域干涉包括宽展单色光源，复色点光源和宽展肤定域干涉包括宽展单色光源，复色点光源和宽展肤色光源。色光源。单色点光源干涉定域与否判断方法：相遇干涉的两单色点光源干涉定域与否判断方法：相遇干涉的两条光线是否是从条光线是否是从同一条入射光线同一条入射光线中分出来的。如果中分出来的。如果是，则为定域干涉，如果否，则为非定域干涉。是，则为定域干涉，如果否，则为非定域干涉。151.单色单色点光源点光源产生非定域和定域干涉产生非定域和定域干涉SS1S22 2、宽展单色光源的定域性、宽展单色光源的定域性SS1S2SEPnS1S23 3、复色点光源的定域性、复色点光源的定域性SPBC16