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1、3.5 光的相干性光的相干性 ( (Coherence of light)在实验中为了获得相干光，可采用在实验中为了获得相干光，可采用分波面法或分振分波面法或分振幅法幅法，并对光源，并对光源 S 分别假设是单色点分别假设是单色点( (线线) )光源或单光源或单色扩展光源。色扩展光源。任何一个光源都具有有限的任何一个光源都具有有限的尺寸尺寸，所产生的光都不，所产生的光都不可能是，利用这种光源进行干涉实验，其条纹可见可能是，利用这种光源进行干涉实验，其条纹可见度将下降，甚至完全不产生干涉，这就是光的相干度将下降，甚至完全不产生干涉，这就是光的相干性问题。性问题。光的相干性课件3.5.1 光的相干性
2、光的相干性 ( (Coherence of light)在前面讨论光的干涉实验时，引入了表征干涉程度在前面讨论光的干涉实验时，引入了表征干涉程度的参量的参量条纹可见度条纹可见度 V。(1)当当V=1时，条纹最清晰，表示光束完全相干；时，条纹最清晰，表示光束完全相干；(2)当当V=0时，无干涉条纹，表示光束完全不相干；时，无干涉条纹，表示光束完全不相干；(3)当当0V1时，条纹清晰度分于上面两种情况之时，条纹清晰度分于上面两种情况之 间，表示光束部分相干。间，表示光束部分相干。光的相干性课件3.5.1 光的相干性光的相干性 ( (Coherence of light)影响条纹可见度的最主要因素是
3、用于干涉实验的光影响条纹可见度的最主要因素是用于干涉实验的光源特性；源特性；光源的大小和复色性光源的大小和复色性。1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性光的相干性课件1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性在杨氏干涉实验中，如果采用点光源，则通过于涉在杨氏干涉实验中，如果采用点光源，则通过于涉系统将产生清晰的干涉条纹，系统将产生清晰的干涉条纹，V = l。如果采用扩展如果采用扩展光源，其干涉条纹可见度将下降。光源，
4、其干涉条纹可见度将下降。PSIDoS1S2dr1r2双双缝缝单单缝缝屏屏干干涉涉条条纹纹光光强强分分布布点点光光源源光的相干性课件对于每个点光源都将通过干涉系统在干涉场中产生对于每个点光源都将通过干涉系统在干涉场中产生各自的一组干涉条纹，由于各个点光源位置不同，各自的一组干涉条纹，由于各个点光源位置不同，它们所产生的干涉条纹之间有它们所产生的干涉条纹之间有位移位移。1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件干涉场中的总光强分布为各条纹强度的总和，其干涉场中的总光强分布为各条纹强度的总和，其暗暗条纹的强度不再为零条纹的强度不再为零，因此可见
5、度下降。因此可见度下降。当扩展光当扩展光源大到一定程度时，条纹可见度可能下降为零。源大到一定程度时，条纹可见度可能下降为零。1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性假设是以假设是以 S 为中心的扩展光源为中心的扩展光源 SS，则可将其则可将其想象为由想象为由许多无穷小的元光源组成许多无穷小的元光源组成，整个扩展光源，整个扩展光源所产生的光强度便是这些元光源所产生的光强度之所产生的光强度便是这些元光源所产生的光强度之和。和。光的相干性课件若考察干涉场中的某
6、一点若考察干涉场中的某一点 P，则位于光源中点则位于光源中点 S 的的元光源元光源(宽度为宽度为dx)在在 P 点产生的光强度为点产生的光强度为1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件I0dx 是元光源通过是元光源通过 S1 或或 S2 在干涉场上所产生的光在干涉场上所产生的光强度；强度； 是元光源发出的光波经是元光源发出的光波经 S1 和和 S2 到达到达 P 点的光程差。点的光程差。1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件对于距离对于距离 S 为为 x 的的 C 点处的元光源
7、，它在点处的元光源，它在 P 点产点产生的光强度为生的光强度为是由是由 C 处元光源发出的、经处元光源发出的、经 S1 和和 S2 到达到达 P 点点的两支相干光的光程差。的两支相干光的光程差。1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件由图中几何关系可以得到如下近似结果：由图中几何关系可以得到如下近似结果：1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性R光的相干性课件1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性式中式中， = d / R 是是 Sl 和和 S2
8、对对 S 的的张角张角。光的相干性课件1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性因此因此R光的相干性课件所以，所以，(138)式可写为式可写为1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件第一项与第一项与 P 点的位置无关，表示干涉场的点的位置无关，表示干涉场的平均强度平均强度，第二项表示干涉场光强度周期性地随第二项表示干涉场光强度周期性地随 变化。变化。1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性宽度为宽度为 b 的扩展光源在的扩展光源在 P 点产生的光强度为
9、点产生的光强度为光的相干性课件由于第一项平均强度随着光源宽度的增大而增强，而由于第一项平均强度随着光源宽度的增大而增强，而第二项不会超过第二项不会超过 2I0 / ，所以随着光源宽度的增大，所以随着光源宽度的增大，条纹可见度将下降条纹可见度将下降。1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件根据根据(140)式，可求得条纹可见度为式，可求得条纹可见度为1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件随着随着 b 的增大，可见度的增大，可见度 V 将通过将通过一系列极大值一系列极大值和零值后逐
10、渐趋于零和零值后逐渐趋于零。21.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件当当 b = 0、光源为点光源时光源为点光源时，V = 1；当当 0 b / 时时，0 V 0.9。此光源宽度称为此光源宽度称为许许可宽度可宽度bp，可以用这个许可宽度来确定干涉仪应用中的可以用这个许可宽度来确定干涉仪应用中的光源宽光源宽度容许值度容许值。1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件对一定的光源宽度对一定的光源宽度 b，通常称光通过通常称光通过 Sl 和和 S2 恰好恰好不发生干涉时所对应的这两点的
11、距离为不发生干涉时所对应的这两点的距离为横向相干宽横向相干宽度度，以，以 dt 表示，表示，1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性 = d / R光的相干性课件或以扩展光源对或以扩展光源对O 点点(S1S2连线的中点连线的中点)的张角的张角 表示表示1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件如果扩展光源是如果扩展光源是方形的方形的，则由它照明平面上的相干，则由它照明平面上的相干范围的面积范围的面积( (相干面积相干面积) )为为1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相
12、干性光的空间相干性理论上可以证明，对于理论上可以证明，对于圆形光源圆形光源，其照明平面上横，其照明平面上横向相干宽度为向相干宽度为光的相干性课件相干面积为相干面积为1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性例如，直径为例如，直径为1mm 的圆形光源，若的圆形光源，若 = 0.6m，在在距光源距光源1m 的地方，由的地方，由(147)式算出的横向相干宽度约式算出的横向相干宽度约为为0.7mm。因此，干涉装置中小孔因此，干涉装置中小孔 S1 和和 S2 的距离，的距离，必须小于必须小于 0.7mm 才能产生干涉条纹。而与此相应的才能产生干涉条纹。而与此相应
13、的相干面积相干面积 Ac 0.38mm2。光的相干性课件又如，从地面上看太阳是一个角直径又如，从地面上看太阳是一个角直径 = 0.32= 0.009 弧度的非相干光源，若认为太阳是一个亮度弧度的非相干光源，若认为太阳是一个亮度均匀的圆盘面，且只考虑均匀的圆盘面，且只考虑 = 0.55m 的可见光，的可见光，则太阳光直射地面时，它在地面上的相干面积是直则太阳光直射地面时，它在地面上的相干面积是直径约为径约为 0.08mm 的圆面积的圆面积。1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件当当 b 和和 给定时，凡是在该孔径角以外的两点给定时，凡是
14、在该孔径角以外的两点( (如如S1 和和S2) )都是不相干的，在孔径角以内的两点都是不相干的，在孔径角以内的两点( (如如S1 和和 S2) )都具有一定程度的相干性都具有一定程度的相干性( (如图所示如图所示) )。Rb1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件公式公式表示相干孔径角表示相干孔径角c与光源宽度与光源宽度 b 成反比，并称该式为成反比，并称该式为空间相干性的反比公式空间相干性的反比公式。Rb1.光源大小对条纹可见度的影响光源大小对条纹可见度的影响光的空间相干性光的空间相干性光的相干性课件2.光源非单色性对条纹可见度的影响
15、光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性实际光源都包含有一定的光谱宽度实际光源都包含有一定的光谱宽度 ， 范围内的范围内的每一种波长的光都生成各自的一组干涉条纹，并且各每一种波长的光都生成各自的一组干涉条纹，并且各组条纹组条纹除零干涉级外除零干涉级外，相互间均有位移。，相互间均有位移。0I光的相干性课件2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性其相对位移量随着干涉光束间光程差其相对位移量随着干涉光束间光程差 的增大而增的增大而增大，所以干涉场总强度分布的大，所以干涉场总强度分布的条纹可见度随着光程条纹可见度随着光程差的增大而下
16、降，最后降为零。差的增大而下降，最后降为零。0V12/光的相干性课件假设光源在假设光源在 范围内产生的各个波长的强度相等，范围内产生的各个波长的强度相等，或以波数或以波数（k=2/）表示表示，在在 k 宽度内宽度内不同波数不同波数的光谱分量强度相等的光谱分量强度相等( (如图所示如图所示) )。0IkI0k0k0-k/2k0+k/22.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性光的相干性课件则元波数宽度则元波数宽度dk 的光谱分量在干涉场产生的强度为的光谱分量在干涉场产生的强度为I0 表示光强度的光谱分布表示光强度的光谱分布( (谱密度谱密度) )
17、，按假设条件，按假设条件，它是常数它是常数；I0dk 是在是在dk 元宽度的光强度。元宽度的光强度。2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性光的相干性课件在在k 宽度内各光谱分量产生的总光强度为宽度内各光谱分量产生的总光强度为第一项是常数，表示干涉场的第一项是常数，表示干涉场的平均光强度平均光强度；第二项随；第二项随光程差光程差 的大小变化，但变比的幅度越来越小。的大小变化，但变比的幅度越来越小。2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性光的相干性课件由上式可得条纹可见度为由上式可得条纹可见度
18、为2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性光的相干性课件V 随随 的变化曲线如图所示。或者说，对一定的的变化曲线如图所示。或者说，对一定的 ，V 随着随着k 变化变化，k 增大，可见度增大，可见度 V 下降：下降：0V12/2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性光的相干性课件当当k = 0，光源为单色光源时光源为单色光源时，V = 1；当当0 k 2/时时，0 V1；当当k = 2/时时，V = 0。2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干
19、性0V12/k=2/光的相干性课件实际上，实际上，光源并非等强度分布光源并非等强度分布，但根据实际光谱分布，但根据实际光谱分布求得的可见度曲线与上图所示的曲线相差不大，故与求得的可见度曲线与上图所示的曲线相差不大，故与 V = 0 相应的最大光程差的数量级相应的最大光程差的数量级, ,仍可由仍可由(151)式决定式决定. .2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性光的相干性课件对于单色光源，对于单色光源， = 0，此二光经不同路径到达干此二光经不同路径到达干 涉场总是相干的，即无论涉场总是相干的，即无论 为多大，干涉条纹的为多大，干涉条纹的
20、可见度恒等于可见度恒等于 1。2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性对于复色光源对于复色光源0，只有只有= 0，即二光的光程即二光的光程 相等时，才能保证相等时，才能保证 V = 1，一旦一旦0，其可见度其可见度 就要下降。就要下降。光的相干性课件当当2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性时时，V = 0，完全不相干。能够发生干涉的最大光程完全不相干。能够发生干涉的最大光程差叫差叫相干长度相干长度，用，用c表示。显然，光源的光谱宽度愈表示。显然，光源的光谱宽度愈宽，宽， 愈大，相干长度愈
21、大，相干长度 c 愈小。愈小。光的相干性课件在实际应用中，除了利用相干长度考察复色性的影响在实际应用中，除了利用相干长度考察复色性的影响外，还经常采用另外一个参量外，还经常采用另外一个参量相干时间相干时间 c 来度量来度量。c 定义为定义为相干时间相干时间 c 反映了同一光源在不同时刻发出光的干反映了同一光源在不同时刻发出光的干涉特性，凡是在相干时间涉特性，凡是在相干时间 c 内不同时刻发出的光，内不同时刻发出的光，均可以产生干涉，而在大于均可以产生干涉，而在大于c 期间发出的光不能干涉期间发出的光不能干涉. .2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的
22、时间相干性光的相干性课件由由(152)式，波长宽度与频率宽度的如下关系：式，波长宽度与频率宽度的如下关系：2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性相干时间相干时间c 可以表示为可以表示为光的相干性课件即即该式说明该式说明，v 愈小愈小( (单色性愈好单色性愈好) )，c 愈大，光的时间愈大，光的时间相干性愈好。相干性愈好。2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性光的相干性课件任意一个实际光源所发出的光波都是一段段有限波任意一个实际光源所发出的光波都是一段段有限波列的组合，若这些波列的持续时间
23、为列的组合，若这些波列的持续时间为，则相应的空则相应的空间长度为间长度为 L = c，它们的初相位是无关的，因而它它们的初相位是无关的，因而它们之间不相干们之间不相干。但由同一波列分出的两个子波列，只要经过不同路但由同一波列分出的两个子波列，只要经过不同路径到达某点能够相遇，就会径到达某点能够相遇，就会产生干涉产生干涉。2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性光的相干性课件实际上相干时间实际上相干时间 c 就是波列的持续时间就是波列的持续时间 ，相干长相干长度度 c 就是波列的空间长度就是波列的空间长度 L。因此可以说，光源复色性对干涉的影响
24、，实际上反因此可以说，光源复色性对干涉的影响，实际上反映了映了时域中不同二时刻光场的相关联程度时域中不同二时刻光场的相关联程度，因而是因而是光的时间相干性问题。光的时间相干性问题。2.光源非单色性对条纹可见度的影响光源非单色性对条纹可见度的影响光的时间相干性光的时间相干性光的相干性课件3.5.4 干涉的定域性干涉的定域性 ( (Localizability of interference)由前面的讨论已知，对于一般的实际光源，由于光由前面的讨论已知，对于一般的实际光源，由于光的相干性影响，在进行双光束干涉实验时，所观察的相干性影响，在进行双光束干涉实验时，所观察到的到的干涉条纹可见度随着观察地
25、点不同而变化干涉条纹可见度随着观察地点不同而变化。于是，干涉实验存在干涉于是，干涉实验存在干涉定域性定域性的问题。对于干涉的问题。对于干涉条纹可见度尚佳的区域，称为条纹可见度尚佳的区域，称为干涉条纹的定域区干涉条纹的定域区。光的相干性课件1. 点光源产生干涉的非定域性点光源产生干涉的非定域性在关于分波面法杨氏干涉实验的讨论中曾经指出，当在关于分波面法杨氏干涉实验的讨论中曾经指出，当 S 为单色点光源时，通过为单色点光源时，通过 S1 和和 S2 两个小孔在空间任两个小孔在空间任一点处均可观察到清晰的干涉条纹一点处均可观察到清晰的干涉条纹, ,干涉是非定域的干涉是非定域的。SS1S2光的相干性课
26、件由于这两支光来自同一点光源，它们是相干的，无论由于这两支光来自同一点光源，它们是相干的，无论 P 点在空间什么位置，总可以观察到干涉条纹，因此点在空间什么位置，总可以观察到干涉条纹，因此, ,干涉是非定域的干涉是非定域的。SEPnS1S21. 点光源产生干涉的非定域性点光源产生干涉的非定域性光的相干性课件类似地，如下图所示，由点光源照射楔形板所产生类似地，如下图所示，由点光源照射楔形板所产生的干涉，也的干涉，也是非定域是非定域的。的。SP1. 点光源产生干涉的非定域性点光源产生干涉的非定域性光的相干性课件2. 扩展光源产生干涉的定域性扩展光源产生干涉的定域性当利用扩展光源进行干涉实验时，将得
27、到当利用扩展光源进行干涉实验时，将得到定域干涉定域干涉，也可以说，也可以说，定域干涉是扩展光源的特征定域干涉是扩展光源的特征。SS1S2SEPnS1S2光的相干性课件1) 杨氏干涉的定域性杨氏干涉的定域性当用扩展光源照射双孔实验装置时，由于扩展光源可当用扩展光源照射双孔实验装置时，由于扩展光源可视为大量互不相干的点光源集合，其干涉图样为各点视为大量互不相干的点光源集合，其干涉图样为各点光源在观察点处所产生的光源在观察点处所产生的相互错位的条纹强度和，条相互错位的条纹强度和，条纹可见度将降低纹可见度将降低。SPES1S2r1r2光的相干性课件扩展光源引起空间某处干涉条纹可见度的降低，取扩展光源引
28、起空间某处干涉条纹可见度的降低，取决于扩展光源上各点源在该处产生条纹决于扩展光源上各点源在该处产生条纹错开的程度错开的程度, ,而条纹错开的相对距离，又取决于相应点源到该处而条纹错开的相对距离，又取决于相应点源到该处的的光程差光程差。1) 杨氏干涉的定域性杨氏干涉的定域性0V12/光的相干性课件通常认为，光源上两个点源通过干涉系统到达空通常认为，光源上两个点源通过干涉系统到达空间间 P 点的光程差小于点的光程差小于 /4 时，所引起条纹可见度的时，所引起条纹可见度的下降仍下降仍能保证较清晰地观察到干涉条纹能保证较清晰地观察到干涉条纹。 所以，所以，干涉条纹的定域区干涉条纹的定域区可视为满足如下
29、条件的可视为满足如下条件的空间点空间点 P 的集合：对于这些的集合：对于这些 P 点，光源上任意两点，光源上任意两点点 Sm和和 Sn 所对应的光程差均所对应的光程差均不大于不大于 /4。1) 杨氏干涉的定域性杨氏干涉的定域性光的相干性课件2) 平行平板和楔形平板的干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性根据前面光的空间相干性的讨论，如果光源的横向根据前面光的空间相干性的讨论，如果光源的横向宽度宽度为 b，观察点观察点 P 对应的干涉孔径为对应的干涉孔径为 c，则要则要在在 P 点附近观察到干涉条纹，必须满足条件：点附近观察到干涉条纹，必须满足条件：Rb光的相干性课件2) 平行平板和楔形平板的
30、干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性无论扩展光源的尺寸无论扩展光源的尺寸 b 多大，其多大，其干涉条纹定域区都干涉条纹定域区都必然包含对应必然包含对应 = 0 的那些点的那些点，所以定域区域可以，所以定域区域可以通过通过 = 0 的作图法确定。的作图法确定。Rb光的相干性课件2) 平行平板和楔形平板的干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性对于点光源对于点光源 S1( (或或 S2) )， = 0 即是由即是由 S1 发出一条发出一条光线，该光线经平行平板上下表面反射，所产生的光线，该光线经平行平板上下表面反射，所产生的两条光线，在无穷远处相交，通过透镜在其焦平面两条光线，在无穷远处相交，
31、通过透镜在其焦平面上相交于上相交于 P 点点。PS1S2光的相干性课件2) 平行平板和楔形平板的干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性对于扩展光源上所有点源发出的一组平行光线对于扩展光源上所有点源发出的一组平行光线( ( = 0) )，经平行平板反射后，都将在无穷远处相交，或经平行平板反射后，都将在无穷远处相交，或通过透镜会聚于焦平面上的一点。通过透镜会聚于焦平面上的一点。PS1S2光的相干性课件对于楔形平板情况，如图所示，主截面对于楔形平板情况，如图所示，主截面( (垂直于楔形垂直于楔形板棱线的平面板棱线的平面) )内的入射光线内的入射光线 SA1 和和 SA2：( ( = 0) )，分别
32、由楔形板两表面反射分别由楔形板两表面反射, ,反射光线交于反射光线交于 P1和和 P2点点. .S=0A1A2P2P12) 平行平板和楔形平板的干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性光的相干性课件同样，还可以作图得到相应于另外入射光线的同样，还可以作图得到相应于另外入射光线的 P3、P4、交点，这些点的轨迹一般是一个交点，这些点的轨迹一般是一个空间曲面，这空间曲面，这个曲面就是楔形板（相应于个曲面就是楔形板（相应于 = 0) )的干涉定域面。的干涉定域面。S=0A1A2P2P12) 平行平板和楔形平板的干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性光的相干性课件光源和楔形平板的棱线在同一方，其定域
33、面在楔形板光源和楔形平板的棱线在同一方，其定域面在楔形板的下方，该定域面是由反射光反向延长相交得到的，的下方，该定域面是由反射光反向延长相交得到的，故称为故称为虚定域面虚定域面。而与之相对应的情况的定域面。而与之相对应的情况的定域面。S=0P2) 平行平板和楔形平板的干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性光的相干性课件实验证明，实验证明，楔形平板两表面间的楔角愈小，定域面楔形平板两表面间的楔角愈小，定域面离平板愈远，离平板愈远，楔形板变成平行平板时，定域面就过楔形板变成平行平板时，定域面就过渡到无穷远处。渡到无穷远处。在楔形平板两表面间的楔角不是太小，或者在厚度在楔形平板两表面间的楔角不是太
34、小，或者在厚度不规律变化的薄膜情况下，厚度足够小，其定域面不规律变化的薄膜情况下，厚度足够小，其定域面实际上很接近实际上很接近楔形平板和薄膜表面楔形平板和薄膜表面。2) 平行平板和楔形平板的干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性光的相干性课件我们注视水面上的油膜或肥皂泡等薄膜的表面时，看我们注视水面上的油膜或肥皂泡等薄膜的表面时，看到薄膜在日光照射下显现出五彩缤纷的色彩，到薄膜在日光照射下显现出五彩缤纷的色彩，就是复就是复色光在薄膜表面形成的彩色条纹。色光在薄膜表面形成的彩色条纹。2) 平行平板和楔形平板的干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性光的相干性课件实际上，干涉条纹不只发生在实际上
35、，干涉条纹不只发生在 = 0 所确定的定域所确定的定域面上，在定域面附近，面上，在定域面附近，凡是满足凡是满足 /b 的区域，的区域，均应能看到干涉条纹均应能看到干涉条纹。例如，光源尺寸为例如，光源尺寸为5cm，对于单色光对于单色光 = 0.5m，在在 2 所确定的区域内都可以看到干涉条纹，所确定的区域内都可以看到干涉条纹，只是条纹可见度随着离开定域面的距离增大，逐渐只是条纹可见度随着离开定域面的距离增大，逐渐下降而已。下降而已。2) 平行平板和楔形平板的干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性光的相干性课件2) 平行平板和楔形平板的干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性干涉定域是有一定深度
36、的。显然，干涉定域是有一定深度的。显然，定域深度的大定域深度的大小与光源尺寸成反比小与光源尺寸成反比。光源尺寸愈大，干涉定域的。光源尺寸愈大，干涉定域的深度愈小；反之，光源尺寸愈小，定域深度愈大；深度愈小；反之，光源尺寸愈小，定域深度愈大；光源为点光源时，定域深度为无限大，干涉变为非光源为点光源时，定域深度为无限大，干涉变为非定域的了。定域的了。此外，此外，定域深度也与干涉装置本身有关定域深度也与干涉装置本身有关，例如对于，例如对于非常薄的平板或薄膜，则不论考察点非常薄的平板或薄膜，则不论考察点 P 在何处，它在何处，它对应的对应的 角实际上都很小，因此，干涉定域的深度角实际上都很小，因此，干
37、涉定域的深度很大。很大。光的相干性课件即使使用尺寸很大的光源即使使用尺寸很大的光源，定域区域也包含薄板或，定域区域也包含薄板或薄膜的表面。所以当我们把眼睛或观察仪器调节在薄薄膜的表面。所以当我们把眼睛或观察仪器调节在薄板或薄膜表面时，能够看到清晰的干涉条纹。板或薄膜表面时，能够看到清晰的干涉条纹。2) 平行平板和楔形平板的干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性在寻找干涉条纹时，在寻找干涉条纹时，通常用眼睛直接观察比通过通常用眼睛直接观察比通过物镜成像更容易进行物镜成像更容易进行。这是由于人的眼睛能自动调。这是由于人的眼睛能自动调节，使最清晰的干涉条纹成像在视网膜上，而且因节，使最清晰的干涉条纹成像在视网膜上，而且因为眼睛的瞳孔比透镜的瞳孔小得多，它限制了进入为眼睛的瞳孔比透镜的瞳孔小得多，它限制了进入瞳孔的光束瞳孔的光束。光的相干性课件扩展光源中只有其中一部分扩展光源中只有其中一部分 S2S3；发出的光能反射发出的光能反射进瞳孔，故用眼暗室接观察时，扩展光源的实际宽进瞳孔，故用眼暗室接观察时，扩展光源的实际宽度要小一些，使得定域深度增大，度要小一些，使得定域深度增大，更便于找到干涉更便于找到干涉条纹条纹。 S1S2S3S42) 平行平板和楔形平板的干涉定域性平行平板和楔形平板的干涉定域性光的相干性课件
