高二物理物理竞赛分波前干涉装置和光场的空间相干性课件.pptx

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1、第三章第三章 干涉装置和光场的时空相干性干涉装置和光场的时空相干性1 分波前干涉装置和分波前干涉装置和 光场的空间相干性光场的空间相干性1实现干涉的基本方法实现干涉的基本方法1）分波前法）分波前法2）分振幅法）分振幅法2分波前装置的干涉特点分波前装置的干涉特点1)光强度：光强度： )(cos22121PIIIII分波前干涉装置示意图分波前干涉装置示意图 2)相位差相位差 )(2)(01SIPP)(2)(02SIIPP)()(2)()(12SIPSIIPPP3)光程差光程差 )()()( )()(122_1_22rrnPSPSnSIPSIIPL注意：注意： n2 是像方介质的折射率是像方介质的折

2、射率 4）干涉条纹的形状和间距）干涉条纹的形状和间距mDxdnrrnL2122)(干涉条纹为垂直干涉条纹为垂直X轴的直线条纹轴的直线条纹若若 12ndDx3几种具体干涉装置的条纹特征几种具体干涉装置的条纹特征1）菲涅耳双面镜的条纹特征）菲涅耳双面镜的条纹特征2Bd ，CBD，BCBdDx2)(，是垂直，是垂直X轴的直线条纹轴的直线条纹BCd2S1SS1M2MMxP2） 洛埃镜的条纹特征洛埃镜的条纹特征 ad2aDdDx2，干涉条纹是垂直干涉条纹是垂直X轴的直线条纹轴的直线条纹注意：注意：由于掠入射时的半波损，由于掠入射时的半波损， 点处是暗条纹点处是暗条纹。SSdaDxP0P0P3）双棱镜的条

3、纹特征）双棱镜的条纹特征(1)光程差：光程差：（a）如图，）如图， ) 1(22n) 1(2nBBdCBD1S2SS1M2MM1NN2N1nn2n2r1rxPBC（b）点光源）点光源 与虚像与虚像 和和 之间的物像等光程性：之间的物像等光程性：S1S2S_22_1_222_22_21NSnMNnSMnNSnNMnSMn_12_1_112_11_11NSnMNnSMnNSnNMnSMn由于：由于： _2_1NSNS有：有： _222_22_21NSnNMnSMn_112_11_11NSnNMnSMn)(_22_21NMnSMn)(_11_11NMnSMn_222NSn_112NSn（c）S点源在

4、点源在P点产生的光程差：点产生的光程差：)()(1122PNSMPNSML_22_22_21)(PNnNMnSMn_12_11_11)(PNnNMnSMn)(_22_222PNnNSn)(_12_112PNnNSn)(_1_22PSPSnmDxdnrrn2122)(若若 12nmDxdrrL12（2）条纹形状和间距）条纹形状和间距mDxdrrL12干涉条纹是垂直干涉条纹是垂直X轴的直线条纹轴的直线条纹BnCBdDx) 1(2)(4）白光光源的干涉条纹特征）白光光源的干涉条纹特征零级条纹为白光条纹，零级条纹为白光条纹，其余级次条纹彼此错开，呈现彩色条纹带。其余级次条纹彼此错开，呈现彩色条纹带。由

5、于：由于：4干涉条纹的移动干涉条纹的移动1）条纹移动的原因）条纹移动的原因光源移动、装置结构变动或光源移动、装置结构变动或光路中的媒质变化。光路中的媒质变化。2）观察条纹移动的方法）观察条纹移动的方法两种方法：两种方法：定点观察，跟踪观察定点观察，跟踪观察3）杨氏实验中光源在）杨氏实验中光源在 方向移动了方向移动了 ， 求零级条纹移动的距离？求零级条纹移动的距离？xs设点光源移动设点光源移动 后，零级条纹由后，零级条纹由 点移至点移至 点。点。0p0ps0)()(1122rRrRL2112RRrr，得：得： sRdxDd0，即：，即： sRDx0SS1R2R1S2S1r2rds0 x0P0Px

6、DR4）注意：）注意：（1）光源沿）光源沿Y方向平移时，条纹方向平移时，条纹 级次的级次的X方向位置不变动。方向位置不变动。（2）双面境等干涉装置的关）双面境等干涉装置的关 系式与上式不同。系式与上式不同。5、光源宽度对干涉条纹的影响、光源宽度对干涉条纹的影响1）光源在）光源在Y方向展宽时反衬度不变方向展宽时反衬度不变2）光源在）光源在X方向展宽时反衬度下降方向展宽时反衬度下降（1）仅有两个点源时的反衬度）仅有两个点源时的反衬度随两个点源错开距离的增加，两套干涉随两个点源错开距离的增加，两套干涉图样非相干迭加的反衬度逐渐下降。图样非相干迭加的反衬度逐渐下降。两套干涉图样错开半个条纹间距时，两套干涉图样错开半个条纹间距时，反衬度下降为零。反衬度下降为零。