干涉条纹的可见度(1)

普通光源的宽度越小，可见度越高。这就是分波面法 干涉一类的双光束干涉装置必须采用点、缝光源的原因。
为了获得清晰的干涉条纹，光源宽度一般限制在临界 宽度的四分之一。
若减小两缝之间的距离d，则 d0增加，此时用更
宽的光源也能看到干涉条纹。
光学 1.4 干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性
五、空间相干性
作业
感谢下 载
I A12 A22 2 A1 A2 cos( 2 1 )
I max ( A1 A2 ) 2 , I min ( A1 A2 ) 2
V
I max I min I max I min
4 A1 A2 2 A12 2 A22
2 A1 / A2 1 ( A1 / A2 )2
光学 1.4 干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性
r'1
)
dd' r'0
当光程差等于半个波长时， s'在P0点产生第一级暗条纹， 而s在P0点产生第零级明条纹，干涉条纹的可见度为零。
d '是能看见干涉条纹时两线光源的最大距离，超过此距离
则无干涉条纹。
光学 1.4 干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性
扩展光源宽度
d
'0
2d
'
r '0 d
称为临界d宽'0 度是，要超看过见此干宽涉度条的纹扩时展扩光展源光则源无的干最涉大条线纹度。，
产生干涉的另一必要条件是：
两光波在相遇点的光程差应小于波列的长度。
max
L
2
ct
光学 1.4 干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性
max
L
2
ct
可见：光源的单色线度宽越小，或发光时间t越长， 则波列长度越长。如果在光程差比较大的地方还可观察 到比较清晰的干涉条纹，则说明光源的相干性好。这种 由单色线宽所决定的光波的相干性称为时间相干性。
光学 1.4 干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性
四、光源的线度（扩展单色光源） 对干涉条纹的可见度的影响
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r1
r1
s'到s1和s2的光程差为 r2 r1
r
'12
r
'02
(d 2
d
')2 ,
r
'22
r
'02
(d 2
d
')2
(r'2
公式
d
'0
r '0 d
决定了杨氏干涉装置的参数。对给定的扩展光源（线度d
'0 ），双孔或双缝间最大距离dmax为
dmax
r '0 d '0
双孔或双缝间距超过此距离，则无干涉条纹出 现。此即是光场的空间相干性。
六、应用举例
利用干涉条纹消失测星体角直径
星体
b
r
设星体为相干光源，利用
d 空间相干性可以测遥远的
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I
合成光强
+
0 0 1 1 2 2 3 3 4 45 56
δ
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能产生干涉条纹的最大光程差为
max= j( Байду номын сангаас ( j 1)
能观察到的最大干涉级次为
jmax
能产生干涉的最大光程差可以写为
max
j
2
L
相干长度.
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三、时间相干性
由于原子发光在时间上是断断续续的，实际上只能得 到有限长的波列L。
原子持续发光的时间t，称为相干时间。
波列长度 L 和发光持续时间t之间满足：t L c
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二、光源的非单色性对干涉条纹的影响
实际的单色光源，他们所发出的光波都不是严格的单
一频率（波长）的光，它包含着一定的波长范围 。
各组条纹非相干叠加的结果会使条纹的可见度下 降。
极大值位置的范围由 y j r0 决定, 称为明条纹宽度.
d
随着干涉级次的提高，干涉条纹的宽度增大，干 涉条纹的可见度便相应的降低.
I
Imax
Imax
Imin
X
1
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一、干涉条纹的可见度
为了描述干涉图场中的强弱对比，引入可见度 （或对比度，反衬度）的概念.
（1）可见度的定义
V Imax I min I max I min
物理意义：
Imax
Imin
①若 Imin=0，暗条纹是全黑，V=1，对比度最好
猎户座 星体的角直径
解析
设观察双缝距离为d，使 d
d
m
，则条纹消失。
ax
由
dmax
r b
,
有
dmax
猎户座 星 nm（橙色）
1920年12月测得：dmax 3.07m
570109 1.86107 rad 0.038
dmax
3.07
19
• P66 1.2、1.4、1.5和1.6
讨论：
V
2 A1 / A2 1 ( A1 / A2 )2
A1 A2 ,则V 1,可见度最好 A1 0或A2 0,则V 0,可见度最差 其他情况下,V介于1和0之间
能产生明显的干涉现象的补充条件：两光束的光强 （或振幅）不能相差太大。
光学 1.4 干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性
②若 Imin=Imax，明暗条纹强度一样，V=0，对比
度最差(没有条纹）
③其他情况下，V介于1和0之间。
光学 1.4 干涉条纹的可见度 时间相干性和空间相干性
影响干涉条纹可见度的因素很多，对于理想的相干点光 源发出的光波，主要因素是两相干光的振幅比。
（2）两列波相干叠加的干涉条纹对比度 对于两列波相干叠加，强度随位相差分布，有