激光的時間相干性

1、激光的時間相干性激光的時間相干性課程名稱：激光原理與技術(shù)課程名稱：激光原理與技術(shù)主講人：李永大主講人：李永大 單位：浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院單位：浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院激光的時間相干性激光的時間相干性1. 1. 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 初步了解時間相干概念以及激光的時間相干性初步了解時間相干概念以及激光的時間相干性相干時間 ：光源在不大于 的兩個不同時刻發(fā)出的光經(jīng)過 不同路程在空間會合，尚能發(fā)生干涉，則稱這 兩部分光具有時間相干性. 稱為相干時間時間相干性的實驗演示麥克爾遜干涉儀1）理想單色光 光束1和光束2為相同頻 率的理想平面單色波 邁克爾遜干涉儀光路圖ccc2. 2. 學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容a)相位相同

2、當(dāng)M1和M2分別到G中心處的距離相等，光程差 =0,兩束光同時到達(dá)P中心處，由于位相相同,干涉后電矢量振幅為A=2A1，強(qiáng)度為 + =214IALb)相位相反 若M1不動，M2沿光傳播方向移動 ,兩束光到達(dá)P中心處的光程差 = ,兩束光的位相相反,迭加后電矢 量振幅為A=0，強(qiáng)度I為0 4lL2l =0 + 同理，若M1不動，M2沿光傳播方向移動 ,兩束光到達(dá)P中心處的光程差 ,兩束光的位相相同干涉強(qiáng)度為峰值。結(jié)論： 若M1固定，M2沿傳播方向走過一段距離 ,P中心的干涉強(qiáng)度強(qiáng)度I將明暗變化一周。令待測物體長度為Z,M2鏡沿傳播方向從待測物體一端平移到另一端，若光強(qiáng)I正好亮暗交替m周，則兩束光

3、到達(dá)屏P中心的光程差 ,而待測長度Z= 。 即在這種測量方法中，實質(zhì)是以單色光的的波長為尺進(jìn)行長度測量。 L m2mL 22l2)實際光源 一切光源都是非單色的，有一定的波長寬度 ,考慮波長從 到 范圍，兩束光干涉后強(qiáng)度達(dá)到峰值的光程差 的數(shù)值因波長而異。 （波長從 到 范圍的光屏P中心合成強(qiáng)度隨光程差 的變化）()2()2LmL()2()2L不同波長的光在屏中心處的亮暗交替強(qiáng)度隨光程差 的變化（圖示的兩條線分別屬于 和 ）當(dāng)光程差達(dá)到某一個數(shù)值 時,波長為 的第（k+1）個強(qiáng)度峰值和 的第k個強(qiáng)度峰將重合在一起，此后，光程差 再增加，而在屏P中心處已不能再觀察到合成強(qiáng)度明暗交替的現(xiàn)象。L()

4、2()2maxL()2()2L波長差為 的光能在屏P中心處形成和強(qiáng)度明暗交替的條件是：因 由上式可得（通過合理的近似關(guān)系） (3)由此可見，用邁克爾遜干涉儀測量物體長度時，也有一個最大的可測長度Zmax,即m ax(1)()()22LLkk k2maxLmaxmax2LZ 因此光波中心波長 一定時，其波長寬度 越窄，最大可測長度 也越大。例：氪的同位素86（Kr86）的波長為6057 低溫寬度 最大可測長度 Zmax=38.5cm 氦氖激光器波長為6328 ,寬度 最大可測長度Zmax可達(dá)幾十公里 A0.047 AA710AmaxZ3. 3. 小結(jié)小結(jié) 激光的單色性與時間相干性對很多激光的單色性與時間相干性對很多 應(yīng)用應(yīng)用 具有十分關(guān)鍵的影響。具有十分關(guān)鍵的影響。4.