1、1,一.典型装置 多缝 （等间距的平行缝） 元件-光栅,光栅常数,透光宽度 不透光的宽度,多缝,2.3 分波面法多光束干涉 光栅,2,相干光束和光程差,副光轴,衍射角,相邻光线的光程差相等,等于,3,场点P的振动应是：N个（缝数）同频率 同振幅的 同振动方向相邻光线的相位差相同的 S.H.V.的合成,相邻光线的光程差：,对应的相位差：,4,3）,次极大,（多光束干涉的理论基础）,1）,主极大,2）,的倍数的整数,极小,5,二.强度分布 ( N 个缝 ),主极大,正入射的光栅方程,由上两式得,主极大的强度,6,主极大分布图,7,不同衍射角处的主极大,8,极小,由上两式得相邻光线光程差为,9,0
2、级主极大,第一个极小,第二个极小,第 N-1个极小,1 级主极大,10,次极大两个极小之间有一个次极大两个主极大之间有 N-2个次极大,只考虑多光束干涉的光强分布,如 N=5,缝数愈多 主极大愈强,11,思考：在一张图上定性画出N=2和N=4的干涉花样图 总结相同之处和不同之处 说明理由,如果 N 主极大强度N2 亮 两个主极大之间的极小个数 N - 1 主极大的宽度变 窄 当 N 趋于 时 主极大又窄又亮,12,缝宽：0.05mm 缝距：0.15mm 缝长：6.0mm,3 4 6 8缝 夫琅禾费衍射图,13,汞的光栅光谱,分波面法结束,14,一.光束比对条纹对比度的影响,条纹对比度：,2.4
3、 干涉条纹的对比度,光束比,光束比,光源的宽度,光源的非单色性,15,要求缝宽相等,即,16,二. 光的非单色性 相干长度,1.理想的单色光,2.准单色光 谱线宽度,准单色光：在某个中心波长（频率）附近有一定波长（频率）范围的光,谱线宽度：,波列有限长,17,自然线宽（波粒二象性）,3. 造成谱线宽度的原因,多普勒增宽（热运动）,碰撞增宽 （热运动）,18,4. 非单色性的影响,以双缝为例,复色光入射,同一级 波长长的远离中心 条纹宽度 波长愈长 宽度愈宽,19,注意:波长范围是0/2,20,相干长度,能看到干涉的最大光程差,反映了光源的相干性,21,氦氖激光,白光光源,白光干涉条纹只出现在零
4、光程差的位置附近,22,5. 相干长度与时间相干性,相干长度：,看到干涉现象所允许的最大光程差,中心波长,原则：只有同一波列分成的两部分经不同的光程再相遇时才能发生干涉,波列长度就是相干长度,23,波列长度,有限长波列,具有一定频宽,发光持续时间,波粒二象性的体现,24,频谱,波列长度与谱线宽度,变换,波列长度,25,三.光源宽度对干涉条纹对比度的影响,设光源宽度为b,空间相干性,设Rd和b,1.现象分析,26,原理： 光源上任一点经双缝在屏上产生自己的一套干涉图样；且各点源的条纹宽度相同； 当边缘点源的条纹错开一级时，条纹对比度为零。,27,2.线光源的极限宽度 M点光源的干涉图样的零级条纹
5、在中心 L点光源的干涉图样的零级条纹在哪呢？,设Rd和b,28,令,M点光源的干涉图样的零级条纹在中心 L点光源的干涉图样的零级条纹在哪呢？,设Rd和b,29,位置,另一边缘,点光源的干涉图样的,的零级条纹在哪呢？,30,当光源宽度增大到某个宽度b0 光源两端的明纹 位错一个条纹间距时 干涉条纹刚好消失,设Rd和b,b0称为光源的极限宽度,如图： L的1级与 L,的0级重合,得,31,时 才能观察到干涉条纹,光源的极限宽度,受双缝间距及位置限制,实际上就是需要点光源,源和缝的间距R愈大，对光源的线度限制愈小，这就是点光源的概念。,32,3. 光场的空间相干性,孔径角，反映了光场中相干的空间尺度,孔径角,相干面积,33,例： 估算太阳光射在地面上相干范围的限度 和相干面积， 已知太阳的视角约为10-2rad,解: 取,34,迈克尔孙星体干涉仪,参宿四（Betelgeuse) Michelson Pease Michelson, 1920,35,例： 迈克耳孙测星干涉仪被距我们44.6光年的五车二(御夫座星)双星照明，光波波长=510-5cm。当干涉仪中双孔距离增加到d0=70.8cm时，干涉花样衬比度变成零。试求双星子星间的距离。,解：,1光年,
