光的空间相干性

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等倾干涉和等厚干涉对光源的要求

等倾干涉和等厚干涉对光源的要求等倾干涉是指入射光线与干涉体的表面成反射角相等的干涉现象。

当入射光线与干涉体的表面成等倾角时，反射光线之间发生干涉，形成明暗条纹。

这种干涉要求光源具有相干性。

相干性是指光源发出的波列的波长和相位存在一定的关系，从而形成干涉现象。

具体来说，等倾干涉要求光源满足以下要求：1.单色性：光源发出的光是单色光，即波长非常单一，能够形成相干的波列。

常见的单色光源有激光器和狭缝照明源。

2.空间相干性：指光源发出的波列必须具有一定的空间相干长度，才能形成干涉现象。

空间相干长度是指光源发出的波列在空间中保持干涉的最大长度。

常见的具有空间相干性的光源有激光器和小孔照明源。

3.平直度：光线要求平直，即光线通过的介质应当是均匀的，没有弯曲或折射等现象的发生。

等厚干涉是指在光的干涉过程中，干涉体的厚度是相等的，从而导致干涉条纹的发生。

等厚干涉是一种特殊的等倾干涉，但对于光源的要求会有所不同。

等厚干涉要求光源具备相干性和宽带性。

相干性要求光源发出的波列具有相干性，即波长和相位具有一定的关系。

宽带性要求光源发出的光具有宽带性，即具有一定的频谱宽度。

具体来说，等厚干涉要求光源满足以下要求：1.带宽：光源发出的光具有一定的频谱宽度，这样才能够形成干涉条纹。

如果光源的光谱过于狭窄，干涉条纹可能会变得模糊不清。

因此，宽带光源如白光、白炽灯等可以用于等厚干涉。

2.平直度：光线要求平直，即光线通过的介质应当是均匀的，没有弯曲或折射等现象的发生。

对于等倾干涉和等厚干涉，要求光源具有相干性是一个重要的共同点。

等倾干涉和等厚干涉都是基于光的波动性和相干性的干涉现象，需要具备相干性的光源才能够产生干涉条纹。

但对于光源的具体要求会有所不同，等厚干涉对光源的带宽要求更宽，允许使用宽带光源，而等倾干涉则对光源的单色性要求更高。

第四章光的相干性概论

第四章光的相干性概论
在前面的各个部分，凡是涉及到光的叠加，我们通常采用相干叠加或非相干叠加的方法进行处理。例如在杨氏干涉装置中，两列光波如果是相干的，则叠加
之后干涉项 2A1A2 cos ∆ϕ ≠ 0 ，如果是非相干的，则干涉项 2 A1A2 cos ∆ϕ = 0 。
或者说，在数学处理上，对于相干光，叠加时复振幅相加，U (r) = U1(r) + U2 (r) ；
L0 = ∆Z = λ2 / ∆λ （1.6.8）正是上述的 δMax ，于是对上述现象可以作如下解释。
L =λ2/∆λ 0 Z
带宽为∆λ 的准单色波所形成的波包
由于光源是非单色波 λ ~ λ + ∆λ ，则就是非定态光波，在空间是一个有效长度为 L0 = λ 2 / ∆λ 的波包。对于屏上的中心点O，到双缝S1、S2的光程相等，因而
= 2 I 0 dx (1 + cos
2π λ
δ ) = 2 I 0 dx [1 + cos
2π λ
( β x + δ 2 )]
∫ 干涉场的强度为 I
= 2I0
b
2 −b
2
dx[1
+
cos
2π λ
(β x + δ2 )]
=
2I0 (b
+
λ πβ
sin
π bβ λ
cos
2π λ
δ2)
I Max
=
2I0b
=| U1(S1,
r)
|2
+
| U2 (S1)
|2
+U1
(S1
)U
∗ 2
(
S1
)
+

光的空间相干性干涉条纹可见度V

I
0 V

0 光源非单色性对条纹的影响 (a) 强度曲线；(b) 条纹可见度曲线
2/
为讨论光源非单色性对条纹可见度的影响，假设光源
范围内各波长的强度相等，或k宽度内不同波数的光
谱分量强度相等。
I I0
k0k/2 k0
的非相干光源，若认的可见光，则太阳光直射地面时，它在地面上的相干面积是直径约为0.08mm的圆面积。
用相干孔径角 C表征相干范围更直观。给定 b 和，凡是在该孔径角以外的两点 ( 如 S1 和 S2) 都是不相干的，在孔径角以内的两点(如S1和S2)都具有一定程度的相干性。 S1 S1 S1 S
/
b
此外，也可从另一个角度对光的空间相干性的范围进行考察。对一定的光源宽度 b，通常称光通过 S1 和 S2 恰好不
发生干涉时所对应的这两点的距离为横向相干宽度。用dt 表示，则有：
dt
R
b
用扩展光源对O点(S1S2连线的中点)的张角来表示，则：
dt
S S S
S1 P d P0
I I 01 I 02 2 I 01I 02 cos cos
若考察干涉场中的某一点P，则位于光源中点 S 的元光源(宽
度为dx)在P点产生的光强度为：
2π dI s 2 I 0 dx1 cos
式中，I0 dx是元光源通过 S1 或 S2 在干涉场上所产生的光强
当光源是点光源时，所考察的任意两点S1和S2的光场
都是空间相干的；当光源是扩展光源时，光场平面上具有空间相干性的各点的范围与光源大小成反比。
对于一定的光波长和干涉装置，当光源宽度 b 较大，且满足：b R /d 或 b / 时，通过 S1和 S2两点的光将

光源的相干性一

二、空间相干性
3 综合空间相干性为了综合描述纵向空间相干性和横向空间相干性，将相
干长度和相干面积的乘积定义为一个新的物理量—相干
体积。
V =LA
c c
c
3 c c 2 c ( ) ( )2 2 ( ) 2
c
物理意义：如果要求传播方向上角之内并具有频带宽
Δθ
二、空间相干性
2 横向空间相干性在杨氏双缝干涉实验中，宽度为Δx 的光源（A）照射两对称小孔 S1 、 S2 后，光波场具有明显相干
性的条件为：
x
该式称为空间相干性反比公式，即光源的线度与相
干孔径角的乘积为常数。
二、空间相干性
2 横向空间相干性得出
2 Ac (x) ( )
根据相干时间tc的定义：在光传播方向上，两个光波场之间能够相遇的最大时间间隔也就是每列光波经过P点的持续时间。
P t
一、时间相干性
P ∆t t
P
t ∆t
P
t
∆t
∆t>t，两列光波在传播方向上没有交叠区域； ∆t=t，两列光波在传播方向上首尾相连；
∆t<t，两列光波在传播方向上有交叠区域；
相干时间tc=每列光波经过P点的持续时间
1 纵向空间相干性根据光谱学中光源单色性参数R的定义：
R
0
1 tc 0

0
得到
R

0
Lc
该式进一步说明了相干时间 t c 和相干长度 Lc 是反映光源单色性物理量。
二、空间相干性
2 横向空间相干性定义：在与光传播方向垂直的平面上，任意两个不同点 S1 、 S2 处光波可具有相干性的最大面积，常用相干面积Ac来进行描述。

介绍光的极化和相干性现象

介绍光的极化和相干性现象光是一种波动现象，它在传播过程中常常会发生极化和相干性现象。

在这篇文章里，我将会向大家介绍一下关于光的极化和相干性的相关概念以及它们在实际应用中的作用。

一. 光的极化现象极化是指光波中的电磁波在某一特定方向上产生振动的现象。

当光在通过某些介质时，会发生极化现象。

这种现象可根据电磁波振动的方向进行分类。

一般来说，有两种主要的极化方式：线性极化和圆极化。

1. 线性极化线性极化是指电磁波振动沿着一个特定方向上的极化。

这个方向可以是任何方向。

当光通过一个线性极化器时，只有与它的方向成90度角的方向才能够透过去。

这种现象在太阳眼镜和3D电影中经常表现出来。

2. 圆极化圆极化是一种较为有趣的现象，它指的是电磁波沿着一个特定方向振动，成像一个螺旋状。

这种现象可以分为左旋和右旋。

这种现象在医学成像和光学工业中都有广泛的应用。

二. 光的相干性现象相干性是一种关于光波的强度和频率的概念。

当两个光波是相干的时，它们的波峰和波谷会以完美的对齐方式出现，形成一个稳定的波形。

这种现象在光学测量中常常被用来精确测量长度和重量。

1. 空间相干性空间相干性是指两个垂直放置的光源所产生的光波之间的相干性。

当这些光波相遇时，它们相互干涉，形成新的光相干波。

这种现象经常用于干涉测量和激光器的制造工业。

2. 时间相干性时间相干性是指同一个光源发射出的两个光波之间的相干性。

当这些光波相遇时，它们也会相互干涉，形成新的光相干波。

这种现象在数字通信和激光干涉仪等领域有着很广泛的应用。

总之，光的极化和相干性现象对于现代科技的发展和应用有着重要的作用。

通过深入了解其中的原理和特点，在实际工作中才能更好地应用这些现象，创造更多的新技术和新应用。

光的干涉现象与空间相干性

光的干涉现象与空间相干性光的干涉现象是光学中的一个重要现象，它揭示了光波的波动性质和波动光学的基本原理。

而干涉现象的产生与光的空间相干性密切相关。

本文将从光的干涉现象和空间相干性两个方面进行探讨。

一、光的干涉现象光的干涉现象是指两束或多束光波相互叠加而产生的干涉条纹。

干涉现象的产生需要满足两个条件：一是光源必须是相干光源，即光源发出的光波的频率和相位保持稳定；二是光波必须是相干光波，即光波的相位关系满足一定条件。

在干涉现象的实验中，常用的装置有杨氏双缝干涉装置和迈克尔逊干涉仪。

杨氏双缝干涉装置由一块屏幕上有两个狭缝的光源和一个屏幕组成。

当光通过两个狭缝后，会形成一系列明暗相间的干涉条纹。

迈克尔逊干涉仪则是利用半反射镜和全反射镜的干涉效应来观察干涉条纹。

干涉现象的产生可以解释为光波的叠加效应。

当两束光波相遇时，它们的振幅会相互叠加，形成新的波面。

如果两束光波的相位差为整数倍的波长，它们的振幅将增强，形成明亮的干涉条纹；如果相位差为半波长的奇数倍，它们的振幅将相互抵消，形成暗淡的干涉条纹。

二、空间相干性空间相干性是指光波在空间上保持相位关系的性质。

在光学中，空间相干性是光的相干性的一种表现形式。

相干性是指两个或多个光波的相位关系保持稳定的性质。

空间相干性可以通过干涉实验来验证。

在干涉实验中，如果两束光波的相干时间长，它们的相位关系将保持稳定，干涉条纹将清晰可见；如果相干时间短，光波的相位关系将不稳定，干涉条纹将模糊不清。

空间相干性与光的波长和光源的发散性有关。

光的波长越短，空间相干性越好，干涉条纹越清晰；光源的发散性越小，空间相干性越好，干涉条纹越清晰。

因此，使用单色光源和点光源可以提高干涉实验的分辨率。

三、光的干涉现象与空间相干性的应用光的干涉现象和空间相干性在科学和技术领域有着广泛的应用。

其中最重要的应用之一是干涉测量技术。

干涉测量技术是一种非接触式的测量方法，可以精确测量物体的形状、表面粗糙度和位移等参数。

光学光的时间空间相干性完美版资料

二其、之光间源的上(关gu系ā式n傅g立yu表叶án变)的明换非.单，色性光与光源的时的间相单干性色性决定了产生清晰的干涉图样条纹的
最大光程差（即与光源的光谱宽度成反比）具体来说，当我们把同一光源发出(fāchū)的光分成两束，然后在空间某一点叠加时，如果可以形成干涉条纹，我们就说着两束光是相干的
x
dx S r
S1
bS
r
d
z
S
S2
r 0
r0
图6.6 扩展光源的相干性
第七页，共10页。
r rd
b d / 2
r0

dbdd2 bd
r0 2r0 r0
略去二阶小量 d 2 2 r 0
当光程(ɡuānɡ chénɡ)差等于半个波长：
bd
r0 2
临界(lín jiè)宽度bc
d max
r0 b
d m a x 表示出了光场中相干范围的横向线度。
b
(14)
(13)
图6.8
第九页，共10页。
4、空间(kōngjiān)相干性
① 定义：光场的空间相干性是描述光场中在光的传播路径 (lùjìng)上空间横向两点在同一时刻光振动的关联程度，所以又称为横向干性。
(7)
它们(tā men)实际上是分别在时域和频域之间的描述.
相干长度与光谱(guāngpǔ)宽度的现在从具体的干涉装置中解脱(jiětuō)出来，倒过来的问题是、给定宽度为的面光源，在它照明空间中在波前上多大范围里，提取出来的两
次波源还是相干的？这便是光场的空间相干问题。
关系它们(tā men)实际上是分别在时域和频域之间的描述.
M 1
M1
ba

论述光的空间相干性和时间相干性

光波在折射率不均匀的介质中传播时，会发生折射、散射等现象，导致空间相干性减弱。
空间相干性的应用
01
全息成像
利用空间相干性，可以将三维物体记录在光敏材料上，通过干涉和衍射再现出物体的三维图像。
02
光学利用空间相干性，可以测量物体的表面形貌、光学元件的表面质量等。
在时间相干性中，光波的相位关系随时间变化。如果两束光波在时间上有确定的相位关系，则它们是时间相干的。
在空间相干性中，光波在不同空间位置的相互关系。如果一束光波在不同空间位置具有确定的相位关系，则它是空间相干的。
相干性的重要性
01
02
03
04
相干性是光学现象和光学系统性能的关键因素，对干涉、衍射、成像等光学过程有重要影
利用空间相干性，可以对光学信号进行滤波、调制等处理，提高信号的质量和传输效率。
03 光的空间相干性的实验验证
双缝干涉实验
实验装置
实验结果
双缝干涉实验装置包括光源、双缝、屏幕和测量装置。
如果光源发出的光是相干的，则干涉条纹清晰可见；如果光源发出的光是不相干的，则干涉条纹模糊不清或消失。
光计算中的相干性
全息计算
全息技术利用光的干涉和衍射原理，对数据进行编码和解码。全息计算具有并行处理和分布式存储的优点，适用于大规模数据计算。
量子光学计算
量子光学计算利用光的量子相干性，可以实现更高效和更安全的计算。例如，量子隐形传态利用了光的空间相干性，实现了信息的传输和加密。
光信息处理中的相干性
类型
光学滤波器有多种类型，包括干涉滤波器、吸收滤波器、光学带通滤波器和光学陷波滤波器等。
应用
在光谱分析、激光雷达、光学通信和生物医学成像等领域有广泛应用。

论述光的空间相干性和时间相干性

相应地，波列长度LC(即两列相干波到达观察点旳最大光程差)，称为相干长度。
τ或LC越大，时间相干性越好，反之就越差。
结语
•
经过以上关于光旳空间相干性和时间性
旳某些简介，我们现在简朴地进行一下归纳总结
分别从下列几种方面讨论一下光旳空间相干性和
时间相干性旳区别。
• 本质：空间相干性源于扩展光源不同部分发光旳
空间相干性
杨氏双缝干涉试验装置
x
z y
空间相干性
双缝间距为d，两个屏间距为r，光波旳波长为 λ，光源在x方向上旳线度为Δx。有下式满足时，能够出现干涉现象：d<rλ/ Δx。
假如光源在y方向上旳线度为Δy，则光源旳发光面积为ΔA= Δx×Δy。在光场中与光源相距r处旳空间有一块垂直于光传播方向旳面积
我们会从光旳干涉效应角度出发分别讨论光旳空间相干性和光旳时间相干性，简介与其有关旳几种概念。
空间相干性
在杨氏双缝干涉装置中，保持其他不变，而仅仅使光源S移动，假如有两个点光源S，S1，其中S处于中心轴线上，而S1在中心轴线外，则每一种光源发出旳光经过双缝后，各自形成一套干涉把戏。这两套干涉条纹相互交替，假如一套旳亮条纹恰好处于另一套旳暗条纹位置，干涉条纹旳反衬度将会大大降低，甚至无法观察到明显旳明暗条纹分布。这种情况就是我们要讨论旳光波长旳空间相干性旳问题。
相干光源：能够观察到干涉条纹旳理想光源，是从一无限小旳点光源发出无限长光波列，用光学措施将其分为两束，再实现同一波列旳相遇迭加，能得到稳定旳干涉条纹旳光源。
概述
实际旳相干光源和理想旳相干光源有两点主要旳不同，一是理想相干光源所发出旳是无限长光波列，而实际相干光源所发出旳是有限长光波列；二是理想相干光源为一几何点，而实际相干光源总有一定旳线度。所以，我们应注意下列两方面旳问题： (1)因为实际相干光源所发出旳光波列为有限长，若两束光到达观察点旳光程差超出一种波列旳长度，在该处就不能实现相干迭加。所以，波列长度和光程差旳大小是影响干涉条纹清楚度旳一种主要原因。

光场空间相干性的测量方法及比较

光场空间相干性的测量方法及比较光场是一个具有幅值和相位信息的电磁波前，而光场的相干性是描述光场中波动的一致性和稳定性的性质。

光场空间相干性的测量方法包括干涉法、相位相关法、自相关法等。

下面将介绍这些方法及其比较。

1.干涉法：干涉法是通过光的干涉来测量光场的相干性。

常用的干涉仪包括两束干涉仪和腔内干涉仪。

两束干涉仪通过将待测光场与参考光场进行干涉，通过观察干涉条纹的可见度和对比度来反映光场的相干性。

腔内干涉仪则是利用光在腔内的干涉来测量光场的相干性。

干涉法可以得到较高的测量精度，但对实验环境和设备要求较高。

2.相位相关法：相位相关法是通过测量光场中不同点的相位相关性来评估光场的相干性。

常用的方法包括光学分列法、空间频谱分析法等。

光学分列法将光场分成一个小孔阵列，通过测量不同小孔接收到的光的幅度和相位，并进行相关分析来得到光场的相干性。

空间频谱分析法则是利用衍射光栅将光场分成多个光斑，通过测量不同光斑的相位差来反映光场的相干性。

3.自相关法：自相关法是通过光场的自相关函数来描述光场的相干性。

自相关函数可以通过幅度自相关和相位自相关进行测量。

幅度自相关函数描述了光场在时间轴上的相干性，可以通过光学组件如光敏电阻阵列进行测量。

相位自相关函数则描述了光场在空间上的相干性，可以通过干涉法或相位测量仪进行测量。

以上所述的方法各有优势和限制。

干涉法能够提供较高的测量精度，但对实验环境和设备要求较高；相位相关法在光学分列法中需要利用小孔阵列，对实验条件要求较高，而空间频谱分析法需要进行较复杂的数据处理；自相关法可以较为简单地测量光场的相干性，但需要利用自相关函数进行数据分析，且仅能提供光场在时间或空间上的相干性信息。

总体来说，根据实际需求选择合适的测量方法。

干涉法和相位相关法适用于对光场相干性进行详细测量和分析的科研实验；而自相关法则适用于对光场的快速评估和初步判定相干性的工程应用。

在实际应用中，也可以综合使用多种方法来获取更全面的相干性信息。

论述光的空间相干性和时间相干性PPT课件

本质：空间相干性源于扩展光源不同部分发光的独立性；时间相干性源于发光过程在时间上的断续性。
效果：空间相干性表现在光波场的横向，并集中于分波前干涉；时间相干性表现在光波场的纵向，并集中于分振幅干涉。
结语
数学描述：空间相干性：相干线度： dc l / b 相干孔径角： / b 相干性反比公式：b
时间相干性
设由分光源S′，S″所发出的单色相干光的平均持续时间为τ ,则平均波列长度为Lc=cτ ，c为光速。在不考虑光源线度对干涉条纹清晰度影响的情况下，若光源S′发出的光传播到光屏EE′上P点所用时间为t1，光源S″发出的光传播到光屏EE′上P点所用时间为 t1 +Δ t，则当Δ t<τ 时,两列光波在P点能形成干涉条纹；Δ t越接近于τ ，条纹越不清楚；当Δ t>τ 时，两列光波位相间无确定关系，不能产生干涉现象。
相干光源：能够观察到干涉条纹的理想光源，是从一无限小的点光源发出无限长光波列，用光学方法将其分为两束，再实现同一波列的相遇迭加，能得到稳定的干涉条纹的光源。
概述
实际的相干光源和理想的相干光源有两点重要的不同，一是理想相干光源所发出的是无限长光波列，而实际相干光源所发出的是有限长光波列；二是理想相干光源为一几何点，而实际相干光源总有一定的线度。因此，我们应注意以下两方面的问题： (1)由于实际相干光源所发出的光波列为有限长，若两束光到达观察点的光程差超过一个波列的长度，在该处就不能实现相干迭加。所以，波列长度和光程差的大小是影响干涉条纹清晰度的一个重要因素。
概述
(2)由于实际相干光源有一定的线度,即使光源上的每个点所发出的光都是无限长波列,能保持恒定的位相差而形成稳定的干涉条纹,但由于光源上不同点发出的光所形成的干涉条纹分布不同,迭加的结果仍使条纹看不清楚.所以, 光源的线度以及干涉装置的结构,是影响干涉条纹清晰度的另一个重要因素

第七讲--光的相干性(新)

在图1.1中的杨氏干涉装臵中，假定轴上点S和轴外点 S’为两个独立的点光源。当这两个点光源各自产生的干涉条纹彼此位移半个条纹间距时,屏上干涉条纹消失,总强度处处相等,表明扩展光源的几何尺寸达到了空间相干性所要求的极限尺度,即光源的临界尺度 bc 。
当点光源S向下移动到S’处时,零级干涉条纹从O点向上移至P点,位移为 y 。显然点光源位臵移动引起的光程差 L( P) 为: L( P) R r R r 0 (6.3)
这种波列的傅里叶分析必须作非周期函数处理，即它是由各种各样的谐波共同产生的，在时间间隔 c 内存在这个波列，而在 c 以外，这些波处处相消。一个有限的波列可以看作一个孤立的脉冲，不必考虑它的形状。因为一个单脉冲是一个非周期函数，但它可以看成是周期从 t 到 t 的一个周期函数。这样利用傅里叶积分可以导出各频率成分的贡献（频谱）：
I max I min (6 1) 条纹的清晰程度，它定义为： K I max I min 其中 I max 和 I min 分别是干涉场中光强的极大值和极小值。
K可区分为以下三种情况：
K 1 K 1
完全相干部分相干
(6 2)
K 0 完全不相干
相干效应可分为空间相干性和时间相干性。前者与光源的几何尺寸有关，后者则与光源的相干长度或单色性（带宽）有关。迈克耳逊干涉仪为测量时间相干性提供了一种方便的技术；空间相干性则由杨氏双逢实验作出了最好的证明。
R R 1 R R sl y y r r r 2 r 2d 2d
(6.8)
因此，空间相干条件为 s d 。而实际光源为连续 R 2 扩展光源，并非只有两个点光源，而是在两个边缘点光源之间连续分布着无穷多个点光源。显然，在这种点光源连续分布的情况下，边缘点光源产生的干涉条纹只彼些位移半个条纹间距 1 y 时，屏上的合成强度仍有一定的对比度； 2 只有当时，对比度才会下降到零，即干涉条纹完 y y 全消失。此时所对应的边缘点光源间距，即为空间 s bc 相干性所要求的扩展光源尺寸的极限（图1.2）。光源的相干尺度为：

3-3时间相干性和空间相干性

§3--3时间相干性和空间相干性Temporal Coherence and Spatial Coherence ）一）问题的提出：S 2d 1r 2r 1）单色光入射时，只能在中央条纹附近看到有限的为数不多的几条干涉条纹。

2）单缝或双缝宽度增大时，干涉条纹变得模糊起来。

S 1DX O为什么？二）时间相干性XO S 1S 2d D指由原子一次发光所持续的时间来确定的光的相干性问题--原子发光时间越长，观察到清楚的干涉条纹就越多，时间相干性就越好。

1r 2r 1)两波列的光程差为零（)21r r =可产生相干叠加。

X OS 1S 2d D1r 2r )(12L r r <−能参与产生相干叠加的波列长度减小干涉条纹变模糊了！P若是明纹，则明纹不亮；若是暗纹；暗纹不暗原因：XOS 1S 2dD1r 2r )(12L r r ≥−波列不能在P 点叠加产生干涉。

干涉条纹消失了！原因：P此乃高干涉级条纹看不清或消失的原因之一L<δ结论：产生光的干涉还须加一附加条件：tc L Δ=L<δ结论：产生光的干涉还须加一附加条件：tc L Δ=E 2E 1E 3tc L Δ=1）波列长度L 又称相干长度。

L 越长，光波的相干叠加长度越长，干涉条纹越清晰，相干性也越好。

注意：2）原子一次发光的时间Δt 称为相干时间。

Δt 越大，相干长度越长，相干性越好，因此用这种原子一次持续发光的时间来描述这种相干性故称为时间相干性。

三）空间相干性S 1S 2d DXOIb光源总是有一定的线度的，当光源线度不大时：从S 和S’发出的光产生的干涉条纹叠加后，仍能分辩清楚明暗条纹。

SS’S 1S 2d DXOIb当光源线度b 较大时：从S 和S’发出的光产生的干涉条纹叠加后，干涉条纹对比度降低，明暗条纹变得模糊。

SS’S 1S 2d DXOI b当光源线度b 增大到某一限度时：干涉条纹消失，S 和S’发出的光的光程差之差差λ/2SS’可见：为了产生清晰的干涉条纹，光源的线度受到一定限度。

1-5-光波的时间相干性与空间相干性

影响可见度的因素：很多。对理想的相干点光源，主要因素是振幅
比。由双光束干涉强度分布公式
I
2
A
A12
A22
频率单一；
2 A1初A相2 c位o一s定；
可见度可表示为
光束窄。
制作
V
( A1 ( A1
A2 )2 A2 )2
( A1 ( A1
A2 )2 A2 )2
2 A1 A2 A12 A2 2
d’
－以杨氏干涉实验为例 s’ r’1
S1
先讨论两个线光源s’ 和s的情况
s
) d r’2
r’0 S2
r0
P
P0
s’到s的距离d’变大，s’的干涉图样相对s的向下平移；
极限情况：s’干涉图样的最大与s的最小重合，此时干涉条纹的
V＝0 s到P0的光程差： s’到P0的光程差：
0
' r2 'r1' d sin d
由于每一个线光源在屏上均形成一组干涉条纹，这些条纹不重合，干涉图样间有一定位移，位移量的大小与线光源到屏的距离有关。这些条纹间是非相干叠加，叠加结果使得条纹的可见度下降。
P
d’ s’ r’1
S1
s
) d
P0
制作人
r’2
r’0
S2
r0
周杰
7/19/2020
具体分析第1章光的干涉
具体分析
若a1、a2不能同时到达P点，即光程差大于波列的长度。此时在P点相遇的是来自不同波列的光波，不相干，则无干涉
图样
！这里是从波源的
临界情况，s1、s2到P点的最大光程差等发于光波机列制来的分长析度的，
即max＝L。亦即a1通过P点时，a2刚好到达P点。

3-8光场的空间相干性

结论：
（1）若要通过双孔直接看太阳,双孔间距时才能看到干涉条纹。 d 0 . 0 5 5 m m （2）在双孔前面加上狭缝，限制太阳光源的有效宽度，构成杨氏干涉装置，才能在双孔间距较大时看到干涉条纹。

d f D sin u I ( x ) 2 bI [ 1 cos 2 fx ] 0 u IM Im sin u 反衬度： IM Im u bd u 时 , 0 R
bd 其中： u R
R 即： b 时，干涉条纹反衬度为零。 d
§8光源宽度对干涉条纹的影响及光场的空间相干性
8.1 光源宽度对干涉条纹的影响
1）光源在Y方向展宽时反衬度不变
2）光源在X方向展宽时反衬度下降
（1）仅有两个点源时的反衬度
随两个点源错开距离的增加，两套干涉图样非相干迭加的反衬度逐渐下降。两套干涉图样错开半个条纹间距时，反衬度下降为零。
（2）证明：

则：I I I 4 I A B 0
IM Im 0 两套条纹峰谷相对时 IM Im
（3）线光源时的反衬度
设任一点光源距中心点的位移为此点光源在屏幕上任一点P的相位差为
s
k [( r r ) (R R 2 1 1 2)]
d d d D k [ x s )] 2 (x s )] D R D R 这个点光源在屏幕上的光强分布为： d D dI 2 I ( 1 cos( 2 ( x s ))) ds 0 D R
d
6）例题：
2 已知太阳的视角约为 ' b R 1 0 r a d，估算太阳光射到地面上时的相干线度和相干面积？取白光的中心波长解：为太阳光的平均波长 0 .5 5 m 相干线度为： d ' 5 5 m 0 . 0 5 5 m m