物理光學(xué)：第二章第三節(jié)干涉條紋的可見(jiàn)度-

第三節(jié)干涉條紋的可見(jiàn)度

thevisibility(contrast)ofinterferencefringesK表征了干涉場(chǎng)中某處干涉條紋亮暗反差的程度。干涉場(chǎng)某點(diǎn)附近干涉條紋的可見(jiàn)度(Visibility,

Contrast)定義：1、若I1=I2，IM=4A12=4I1（I2），Im=0，則，V=1；2、若I1﹥﹥I2，IM≈Im，則，V=0。由此可知，相干疊加的兩光波光強(qiáng)不能相差太大。當(dāng)V≥0·7時(shí)，條紋為可見(jiàn)狀態(tài)。討論：影響干涉條紋可見(jiàn)度的主要因素是兩相干光束的振幅比,光源的大小和光源的非單色性。一、兩相干光束振幅比

的影響設(shè)計(jì)干涉系統(tǒng)時(shí)應(yīng)盡可能使K=1,以獲得最大的條紋的可見(jiàn)度二、光源大小(寬度)

的影響和空間相干性相干性（Coherence）相干性與干涉（Coherence&interference）xI多組條紋的疊加實(shí)際光源總有一定的大小,通常稱之為擴(kuò)展光源.這時(shí)光源可以看作是許多不相干點(diǎn)源的集合.疊加后干涉條紋的可見(jiàn)度下降1、光源寬度對(duì)條紋可見(jiàn)度的影響(擴(kuò)展光源)Pr1r2OS1S2S'S0x'1r'2r'S''dx'cdbβlDl1l2x圖12-81）光源的臨界寬度：條紋可見(jiàn)度為0時(shí)的光源寬度2）光源的允許寬度：能夠清晰地觀察到干涉條紋時(shí)，允許的光源寬度(K=0.9)對(duì)一定的光源寬度b，稱光通過(guò)S1和S2恰好不發(fā)生干涉時(shí)所對(duì)應(yīng)的這兩點(diǎn)的距離為橫向相干寬度;通過(guò)這兩點(diǎn)的光具有空間相干性。2、空間相干性（SpatialCoherence)若通過(guò)光波場(chǎng)橫向兩點(diǎn)的光在空間相遇時(shí)能夠發(fā)生干涉，則稱通過(guò)空間這兩點(diǎn)的光具有空間相干性。θ1S2x'ebcβLDxS1ωOd當(dāng)光源是點(diǎn)光源時(shí)，所考察的任意兩點(diǎn)S1和S2的光場(chǎng)都是空間相干的，當(dāng)光源是擴(kuò)展光源時(shí)，光場(chǎng)平面上具有空間相干性的各點(diǎn)的范圍與光源的大小成反比。對(duì)于一定的光波長(zhǎng)和干涉裝置，當(dāng)光源寬度b較大，且滿足時(shí)，通過(guò)S1和S2兩點(diǎn)的光將不發(fā)生干涉，因而這兩點(diǎn)的光場(chǎng)沒(méi)有空間相干性。我們從另一個(gè)角度考察光的空間相干性范圍。對(duì)一定的光源寬度b，通常稱光通過(guò)S1和S2恰好不發(fā)生干涉時(shí)所對(duì)應(yīng)的這兩點(diǎn)的距離為橫向相干寬度，以d表示，調(diào)節(jié)d的大小，觀察什么時(shí)間條紋消失，此時(shí)

滿足d＝λ，測(cè)量d，就可以計(jì)算出星體角直徑。12L是望遠(yuǎn)物鏡,D1和D2是兩個(gè)光闌的闌孔中心,M1,M2,M3和M4是反射鏡。三、光源非單色性的影響和時(shí)間相干性1、光源非單色性對(duì)條紋可見(jiàn)度的影響12－12為總的干涉條紋的光強(qiáng)分布由于波長(zhǎng)范圍內(nèi)的每一波長(zhǎng)的光均形成各自一組干涉條紋，而且各組條紋除零級(jí)以外，其它各級(jí)條紋互相間均有一定位移，所以各組條紋非相干疊加的結(jié)果會(huì)使條紋的可見(jiàn)度下降（b）為間各波長(zhǎng)的光的干涉條紋隨光程差變化可見(jiàn)度降為零時(shí)的干涉級(jí)與該干涉級(jí)當(dāng)?shù)牡趈級(jí)與的第m+1級(jí)重合時(shí)，對(duì)應(yīng)的光程差，稱為相干長(zhǎng)度當(dāng)波長(zhǎng)為的第j級(jí)與波長(zhǎng)的第j+1級(jí)條紋重合時(shí)，條紋的可見(jiàn)度降為零，無(wú)法觀察到條紋?！锔拍钣捎诠庠纯偸蔷哂幸欢ǖ膶挾鹊?，可以把它看成由很多線光源構(gòu)成，各個(gè)線光源在屏幕上形成各自的干涉圖樣，這些圖樣間有一定的位移，它們的非相干疊加使總的干涉圖樣模糊不清，這就是光源的線度對(duì)條紋可見(jiàn)度影響的物理機(jī)理?！飯D示討論：相干長(zhǎng)度(coherencelength)：對(duì)于光譜寬度為（或k）的光源能夠產(chǎn)生干涉的最大光程差，即相干長(zhǎng)度.它與波列長(zhǎng)度相一致。衡量單色性好壞的物理量是譜線寬度00II0I0

/2譜線寬度2、時(shí)間相干性(TemporalCoherence)相干時(shí)間t：光通過(guò)相干長(zhǎng)度所需的時(shí)間。時(shí)間相干性：若同一光源在相干時(shí)間t內(nèi)不同時(shí)刻發(fā)出的光,經(jīng)過(guò)不同的路徑相遇時(shí)能夠產(chǎn)生干涉，則稱光的這種相干性為時(shí)間相干性。